A Comparison of PID Controller Tuning Methods

Authors


Abstract

The derivative mode is often omitted in PID control strategies because it proves difficult to arrive by trial-and-error at a set of constants which meet plant requirements. The primary objective of this paper was to evaluate several model-based PID tuning methods. For lag-dominant processes, it was recommended that the SIMC algorithm first be employed to determine whether satisfactory performance can be obtained with PI control. If it cannot, then derivative action should be introduced using the DS-d technique. For delay-dominant systems, IMC tuning is preferred. It was observed that when configured with the same derivative filter factor, the series form of the PID controller produces smoother valve adjustments than the parallel version, at the expense of a slight decrease in best achievable performance. Increasing this parameter improves the control effort but limits achievable performance.

Abstract

Le mode différentiel est souvent omis dans les stratégies de contrôle PID parce qu'il s'avère difficile de parvenir par essais-erreurs à un ensemble de constantes qui répondent aux attentes de l'usine. Le principal objectif de cet article est d'évaluer plusieurs méthodes de réglage PID basées sur des modèles. Pour les procédés où dominent les retards, il est recommandé d'employer d'abord l'algorithme SIMC pour déterminer si une performance satisfaisante peut être obtenue par le contrôle PI. Dans la négative, une action par différentiation devrait alors être introduite au moyen de la technique DS-d. Pour les systèmes où dominent les retards, le réglage IMC est préférable. On a observé que pour une configuration utilisant le même facteur filtre différentiel, la disposition en série du contrôleur PID entraîne des ajustements de vannes plus souples que la version en parallèle, au détriment d'une légère perte dans la recherche de la meilleure performance possible. L'augmentation de ce paramètre améliore l'effort de contrôle mais limite la performance réalisable.

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