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at - Automatisierungstechnik

Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik

[AT - Automation Technology: Methods and Applications of Control, Regulation, and Information Technology
]

Editor-in-Chief: Jumar, Ulrich


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2196-677X
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Relay Based Closed-Loop Tuning of PID Controllers (Adaption der PID-Reglerparameter im geschlossenen Kreis durch Einkopplung eines Zweipunktreglers)

Somanath Majhi / Lothar Litz
Published Online: 2009-09-25 | DOI: https://doi.org/10.1524/auto.52.5.202.32217

Abstract

A relay based on-line tuning method for PID controllers is presented. Due to a new structure to use the relay for identification reasons the method is well appropriate for a large class of linear and non-linear processes which may have load and noise disturbances. The new structure inserts a relay in parallel to a conventional P, PI or PID controller inducing limit cycle oscillations of small amplitude around the process value. With the limit cycle measurements, a transfer function model of the process dynamics is obtained by a robust identification method. Using a model based tuning algorithm the controller settings are retuned to achieve enhanced performance without disrupting the closed-loop control. The performance of the proposed scheme is discussed by different simulations to show the benefits of the new method.

Abstract

Eine neue Methode zur online-Adaption der PID-Reglerparameter wird vorgestellt. Dank einer speziellen Regelkreisstruktur mit Einkopplung eines Zweipunktgliedes kann die Methode auf eine große Klasse linearer und nichtlinearer Regelstrecken angewendet werden. Dabei sind sowohl mittelwertfreie als auch sprungförmige Störungen erlaubt. In der neuen Struktur wird einem aktiven P-, PI- oder PID-Regler ein Zweipunktglied zu Identifikationszwecken kurzzeitig parallel geschaltet. Die Parallelschaltung hält den geregelten Prozess einerseits nahe am Betriebspunkt und erzeugt andererseits die zur Identifikation benötigte Dauerschwingung geringer Amplitude um den Betriebspunkt. Über Amplitude und Frequenz der Dauerschwingung wird ein Streckenmodell identifiziert, das dann der Berechnung der neuen Reglerparameter zugrunde liegt. Der Regelkreis ist dabei stets über P-, PI- bzw. PID-Regler, während der Identifikationsphase zusätzlich über das Zweipunktglied geschlossen. Die Leistungsfähigkeit der neuen Methode wird anhand verschiedener Beispiele und eines Applets demonstriert.

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Published Online: 2009-09-25

Published in Print: 2004-05-01


Citation Information: at – Automatisierungstechnik/Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik, Volume 52, Issue 5/2004, Pages 202–208, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1524/auto.52.5.202.32217.

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[1]
P.K. Padhy, S Majhi, and D.P. Atherton
IFAC Proceedings Volumes, 2005, Volume 38, Number 1, Page 54
[2]
P.K. Padhy and S. Majhi
Computers & Chemical Engineering, 2006, Volume 30, Number 5, Page 790

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