Tuning digital PI controllers for minimal variance in manipulated input moves applied to imbalanced systems with delay
✍ Scribed by Jeffrey Dean Kelly
- Publisher
- John Wiley and Sons
- Year
- 1998
- Tongue
- English
- Weight
- 886 KB
- Volume
- 76
- Category
- Article
- ISSN
- 0008-4034
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✦ Synopsis
Determining the discrete-time proportional plus integral (PI) controller tuning parameters to achieve the smallest possible variance in the manipulated input moves, for a given variance in the controlled output, is the subject of this article. Previous researchers have developed tuning rules for PI and PI permutated nonlinear controllers to achieve what is commonly referred to as "level-flow smoothing", or "averaging level control", on imbalanced or integrating processes with delay, such as liquid level and gas pressure systems. The intent of this note is to demonstrate a new and simple technique of tuning digital PI controllers which utilizes either open or closed-loop historical data to estimate the process gain, deadtime and expected flow disturbance magnitude from which the digital PI tuning constants can be easily derived. By parameterizing the closed-loop system as a function of the PI tuning constants, we can simultaneously minimize the expected variation in the process input move and output responses while at the same time ensuring nominal stability of the overall system. In order to demonstrate the technique, an illustrative example is included which highlights the new procedure on an oil refinery liquid surge drum level process.
On se propose dans cet article de determiner les parametres de reglage de contrdeurs proportionnels integraux (PI) a temps discret afin d'atteindre la plus petite variance possible dans les variations d'entrke manipulees, pour une variance donnee dans la sortie contrdlee. Les recherehes anterieures ont etabli des regles pour des contrdleurs non lineaires permutes PI et des contrdleurs PI dans le but de realiser ce qui est communement appele le "level flow smoothing" ou le "averaging level control" sur des procedes non equilibres ou integrant avec retard tels que les systemes a pression de gaz et i niveau liquide. Le but de notre article est de demontrer une nouvelle technique simple de reglagle des contr6leurs PI numeriques qui utilisent des donnees historiques en boucle soit ouverte soit fermee pour estimer le gain de procede, le temps mort et I'importance souhaitee de la perturbation de I'ecoulement a partir desquels les constantes de reglage PI numeriques peuvent iitre facilement calculees. En parametrant le systeme en boucle fermee en fonction des constances de reglage du PI< nous pouvons simultanement minimiser la variation attendue dans la manipulation des entrees du procede et les reponses a la sortie tout en assurant en mCme temps une stabilite nominale de tout le systeme. Afin de demontrer cette technique, nous donnons un exemple qui illustre la nouvelle faGon de proceder dans un procede de con-tr6le de niveau dans un reservoir de trop-plein liquide d'une raffinerie de petrole.