Optimierung Des Prozessreglers; Einstellverfahren Nach Ziegler-Nichols - Danfoss VLT Midi Drive FC 280 Projektierungshandbuch

Produktübersicht

2.5.5 Optimierung des Prozessreglers

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Nach Konfiguration der Grundeinstellungen gemäß
Kapitel 2.5.5 Programmierreihenfolge optimieren Sie Propor-
tionalverstärkung, Integrationszeit und Differentiationszeit
(Parameter 7-33 Process PID Proportional Gain,
Parameter 7-34 Process PID Integral Time und
Parameter 7-35 Process PID Differentiation Time). Bei den
meisten Prozessen gehen Sie wie folgt vor:
1. Starten Sie den Motor.
2. Stellen Sie Parameter 7-33 Process PID Proportional
Gain auf 0,3 und erhöhen Sie den Wert
anschließend, bis das Istwertsignal gleichmäßig
zu schwingen beginnt. Verringern Sie den Wert,
bis das Istwertsignal stabilisiert ist. Senken Sie die
Proportionalverstärkung um 40-60 %.
3. Stellen Sie Parameter 7-34 Process PID Integral
Time auf 20 s ein und setzen Sie den Wert
anschließend herab, bis das Istwertsignal
gleichmäßig zu schwingen beginnt. Erhöhen Sie
die Integrationszeit, bis sich das Istwertsignal
stabilisiert, gefolgt von einer Erhöhung um
15-50 %.
4. Verwenden Sie Parameter 7-35 Process PID
Differentiation Time nur bei schnellen Systemen
(Differentiationszeit). Der typische Wert ist das
Vierfache der eingestellten Integrationszeit.
Verwenden Sie den Differentiator nur dann, wenn
Proportionalverstärkung und Integrationszeit
optimal eingestellt sind. Stellen Sie sicher, dass
Schwingungen des Istwertsignals durch den
Tiefpassfilter ausreichend gedämpft werden.
HINWEIS
Bei Bedarf können Sie Start/Stopp mehrfach aktivieren,
um eine konstante Schwankung des Istwertsignal zu
erzielen.

2.5.6 Einstellverfahren nach Ziegler-Nichols

Zum Einstellen der PID-Regler des Frequenzumrichters
empfiehlt Danfoss das Ziegler-Nichols-Verfahren.
HINWEIS
Verwenden Sie das Ziegler-Nichols-Verfahren nicht für
Anwendungen, die durch die Schwingungen von nicht
vollkommen stabilen Steuerungseinstellungen Schaden
nehmen können.
Die Kriterien zum Einstellen der Parameter basieren auf der
Auswertung des Systems an der Stabilitätsgrenze anstelle
der Ermittlung einer Schrittreaktion. Erhöhen Sie die P-
Verstärkung, bis Sie eine kontinuierliche Schwingung
(gemessen am Istwert) beobachten, d. h., bis das System
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VLT Midi Drive FC 280
annähernd stabil ist. Die entsprechende Verstärkung (K
wird als kritische Verstärkung bezeichnet, bei der die
Schwingung erreicht wird. Die Schwingperiode (P
kritische Periodendauer bezeichnet) legen Sie gemäß
Abbildung 2.25 fest. Messen sollten Sie sie, wenn die
Amplitude der Schwingung klein ist.
Der Prozessoperator kann die abschließende Einstellung
der Steuerung wiederholt durchführen, um eine zufriedens-
tellende Steuerung zu erzielen.
Abbildung 2.25 Annähernd stabiles System
Regelungstyp
PI-Regelung
Exakte PID-
Regelung
Geringe PID-
Übersteuerung
Tabelle 2.11 Ziegler-Nichols-Verfahren für Regler
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1. Wählen Sie nur eine proportionale Steuerung, d.
h., die Integrationszeit wird auf den maximalen
Wert eingestellt, während die Differentiationszeit
auf Null gesetzt wird.
2. Erhöhen Sie den Wert der Proportionalver-
stärkung, bis der Punkt der Instabilität
(kontinuierliche Schwingungen) und somit der
kritische Verstärkungswert K
3. Messen Sie den Schwingungszeitraum, um die
kritische Zeitkonstante P
4. Berechnen Sie anhand Tabelle 2.11 die erforder-
lichen PID-Reglerparameter.
y(t)
P u
Proportional- Integrati-
verstärkung onszeit
0,45 x K 0,833 x P
u
0,6 x K 0,5 x P
u
0,33 x K 0,5 x P
u
)
u
) (als
u
erreicht ist.
u
zu erhalten.
u
t
Differentiati-
onszeit
–
u
0,125 x P
u u
0,33 x P
u u
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