HARJOITUS: Miten virität?

1. Harjoitustehtävät

Vastaa seuraaviin kysymyksiin!

Vastaa ensin kysymyksiin ja käy vasta sen jälkeen tarkastamassa vastauksen oikeellisuus Vastaus -painikkeesta. Itse yrittämällä opit enemmän!

1. 1. Mitä tarkoitetaan käsitteellä hyvä säätö?
   2. Mitä tarkoitetaan PI -säätimen virityksellä?
   3. Miten K -termin suuruus vaikuttaa ohjaukseen ja sitä kautta mittaukseen?
   4. Miten I -termin suuruus vaikuttaa ohjaukseen ja sitä kautta mittaukseen?
   5. Miten PI -säätimen kokeellinen viritys tehdään?
   6. Miten muutat PI -säätimen viritysparametreja seuraavissa tilanteissa, jotta saat aikaiseksi hyvän säädön?
      

2. Vastaus 1

Hyvä säätö tarkoittaa, että

• • mittaus saavuttaa uuden asetusarvon mahdollisimman nopeasti (nousuaika mahdollisimman pieni)
  • ylitys on sopivan kokoinen (mahdollisimman pieni)
  • mittaus asettuu uuteen asetusarvoon eikä jää värähtelemään
  • ei jää pysyvää poikkeamaa eli mittaus saavuttaa asetusarvon.

3. Vastaus 2

PI -säätimen virityksellä tarkoitetaan sitä, että haetaan sellaiset viritysparametrien K ja I arvot, joilla saadaan aikaiseksi hyvä säätö.

4. Vastaus 3

Mitä suurempi K:n arvo, sitä suurempi ohjaus, sillä K vaikutti ohjaukseen kaavalla OHJAUS = K x ERO.

Jos valitaan hyvin suuri K-arvo, sen seurauksena ohjaus on suuri eli jo pienikin eroarvo (mittauksen ja asetusarvon ero) aiheuttaa suuren ohjauksen esim. venttiili menee täysin kiinni (tai avautuu täysin). Sen seurauksena mittaus alkaa heilumaan. Pahimmillaan seurauksena on jatkuvasti suureneva mittausarvon heiluminen eli säätö huojuu.

Jos valitaan hyvin pieni K-arvo, ohjaus muuttuu vain eroarvon verran eli ohjauksen muutos on hyvin pieni. Tällöin mittaus ei mahdollisesti saavuta uutta asetusarvoa vaan jää suuri pysyvä poikkeama!

5. Vastaus 4

I-termi vaikuttaa ohjaukseen kaavalla OHJAUS = 1/I x ERO (eli I on nimittäjässä). Niinpä I-arvon kasvattaminen pienentää ohjausta ja vastaavasti I-arvon pienentäminen suurentaa ohjausta.

Jos valitaan hyvin suuri I-arvo, ohjaus muuttuu I-osuuden kohdalta hyvin pieneksi ja jäljelle jää vain K:n osuus eli säädöstä tulee P-säätö.

Jos valitaan hyvin pieni I-arvo, sen seurauksena ohjauksesta tulee suuri eli jo pienikin eroarvo (mittauksen ja asetusarvon ero) aiheuttaa suuren ohjauksen esim. venttiili menee täysin kiinni (tai avautuu täysin). Sen seurauksena mittaus alkaa heilumaan. Pahimmillaan seurauksena on jatkuvasti suureneva mittausarvon heiluminen eli säätö huojuu.

6. Vastaus 5

PI -säätimen kokeellisessa virityksessä haetaan sopivat viritysparametrien (K ja I) arvot termi kerrallaan.

Ensin haetaan K-arvo. Sitä varten säätimeltä laitetaan I-arvo pois päältä asettamalla sen arvo maksimiin (huomaa, I-termi on nimittäjässä). Sen jälkeen lähdetään hakemaan sopivaa K-arvoa seuraavasti:

1. 1. Säätimen mittaus ja asetusarvo ajetaan päällekkäin käsiajolla. K:n arvoksi laitetaan pieni arvo.
   2. Säädin laitetaan automaatille ja tehdään asetusarvon muutos.
   3. Seurataan piirturilta/trendinäytöltä, miten ohjaus ja sen seurauksena mittaus reagoivat muutokseen.
   4. Jos säätö ei ole hyvä, muutetaan säädin käsiajolle. Asetetaan asetusarvo taas alkukohtaan ja ajetaan mittaus asetusarvon päälle. Asetetaan K:lle uusi arvo esim. kasvatetaan edellisestä. Sen jälkeen tehdään kohdat 2 ja 3.
   5. Ja näin tehdään niin monta kertaa, että ollaan löydetty paras mahdollinen K:n arvo.

Kun paras mahdollinen K:n arvo on löydetty, asetetaan se säätimen. Sen jälkeen lähdetään kokeilemalla hakemaan sopivaa I:n arvoa. Eli koska I:n arvo oli maksimiarvossa (= poissa päältä), pienennetään sitä. Ja sitten tehdään vastaavasti kuin K-arvon haussa kohdat 2-4. Näin haetaan paras mahdollinen I:n arvo. Ja sitten kun se on löydetty, asetetaan säätimelle ko. K:n ja I:n arvot.

7. Vastaus 5

Vastaus 6a.

Kuvan tilanteessa mittaus ei saavuta asetusarvoa, joka voi johtua kahdesta seikasta:

1. 1. K-arvo on liian pieni tai
   2. I -arvo on liian suuri.

Kokeillaan ensin, saadaanko poikkeama pois kasvattamalla K-arvoa. Jos se ei auta, pienennetään I-arvoa.

Vastaus 6b

Kuvan tilanteessa säätö on lähtenyt huojumaan. Se voit johtua kahdesta seikasta:

1. 1. K-arvo on liian suuri tai
   2. I-arvo on liian pieni (Huomaa, I on nimittäjässä).

Huojuntaa voidaan yrittää poistaa pienentämällä ensin K-arvoa. Jos se ei auta, suurennetaan I-arvoa.

Vastaus 6c

Kuvassa on tehty asetusarvon muutos alaspäin ja mittaus ei ole saavuttanut uutta asetusarvoa. Eli ollaan tilanteessa 6a. Pysyvä poikkeama voi johtua kahdesta seikasta:

1. 1. K-arvo on liian pieni tai
   2. I -arvo on liian suuri.

Kokeillaan ensin, saadaanko poikkeama pois kasvattamalla K-arvoa. Jos se ei auta, pienennetään I-arvoa.