บทที่ 10 "เทคนิคและแนวทางในการปรับแต่งระบบควบคุม"

1. เทคนิคและแนวทางในการปรับแต่ง
ระบบควบคุม
การวิเคราะห์และออกแบบระบบควบคุมต่างๆ ต้องรู้จักและศึกษาถึง
“พฤติกรรม” ของกระบวนการนั้น
โดยปกติแล้ววิธีการศึกษา “พฤติกรรม” มีอยู่ด้วยกัน 2 วิธี
คือ 1. ด้วยวิธีการทดสอบ
2. ด้วยวิธีการทางสมการทางคณิตศาสตร์
วิชา อุปกรณ์วัดและควบคุมในกระบวนการ
Process Instrumentation
PAT.M.
ดร.ปรัชญา มงคลไวย์
Dr.PRATYA MONGKOLWAI

2. การออกแบบอุปกรณ์ควบคุม
แบบอนาลอก วิชา อุปกรณ์วัดและควบคุมในกระบวนการ
Process Instrumentation
หัวข้อ 1.แนวทางในการเลือกชนิดอุปกรณ์ควบคุม
2.ผลตอบสนองของกระบวนการต่อชนิดควบคุม
3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
3.2 โดยวิธี Damped oscillation
3.3 โดยวิธี ลองผิดลองถูก
PAT.M.

3. 1.แนวทางในการเลือกชนิดอุปกรณ์ควบคุม
P
I
D
PI
PD
PID
PAT.M.

4. 1.แนวทางในการเลือกชนิดอุปกรณ์ควบคุม
การไหล
(flow)
ระดับ
(level)
อุณหภูมิ
(temperature)
ความดัน
(pressure)
กระบวนการเคมี
(Chemical Process)
PAT.M.

5. 1.แนวทางในการเลือกชนิดอุปกรณ์ควบคุม
PAT.M.

6. 2.ผลตอบสนองของกระบวนการต่อชนิดควบคุม
ใช้เวลานานมาก
มี offset
กําจัด offset แต่เกิดการแกว่ง
ลดองศาของการแกว่งและลดเวลา
PAT.M.

7. 2.ผลตอบสนองของกระบวนการต่อชนิดควบคุม
ควบคุมแบบ P
PAT.M.

8. 2.ผลตอบสนองของกระบวนการต่อชนิดควบคุม
ควบคุมแบบ PI
PAT.M.

9. 2.ผลตอบสนองของกระบวนการต่อชนิดควบคุม
ควบคุมแบบ PID
PAT.M.

10. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
การปรับแต่งค่าพารามิเตอร์ในกระบวนการ
ควบคุมแบบ PID เพื่อให้ได้ผลตอบสนองที่ดี
ที่สุด สามารถทําได้หลายวิธี เช่น
-อาศัยการพิจารณาจากผลตอบสนอง
-อาศัยจากประสบการณ์ในการควบคุม
-อาศัยวิธีการทางคณิตศาสตร์
PAT.M.

11. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
นําเสนอขึ้นโดย
J. G. Ziegler และ N. B. Nichols
เพื่อการหาค่าพารามิเตอร์ KP, Ti, Td จะมีอยู่ 2 วิธีคือ
1. การคํานวณหาค่าโดยวิธี Process reaction curve
2. การคํานวณหาค่าโดยวิธี Ultimate method
PAT.M.

12. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
หลักการ เพื่อพยายามปรับแต่งผลตอบสนองของกระบวนการต่อสัญญาณ
อินพุตแบบสัญญาณระดับหนึ่งหน่วย มีอัตราส่วนระหว่างค่าพุงเกินสูงสุด (maximum
overshoot) ครั้งแรก (b) ต่อครั้งที่สอง (a) ให้มีค่าเท่ากับ 4/1 หรือให้อัตราเสื่อมเท่ากับ
25% ดังแสดงในรูป
PAT.M.

13. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
แบบ Process reaction curve
PAT.M.

14. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
แบบ Process reaction curve
คํานวณหา
ค่าพารามิเตอร์ที่
เหมาะสมของ
กระบวนการ
สามารถดูได้ใน
ตารางสรุป ต่อไปนี้
PAT.M.

15. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
แบบ Process reaction curve
PAT.M.

16. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
แบบ Process reaction curve
PAT.M.

17. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
แบบ Ultimate method
วิธีนี้ทําได้โดยการปรับค่า
อัตราขยายการควบคุมแบบ
P (หรือ KP) ไปจนกระทั่ง
เกิดการแกว่งอย่างต่อเนื่อง
(oscillate) ดังแสดงได้ดังรูป
เกิดการออสซิเลต
PAT.M.

18. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
แบบ Ultimate method
PAT.M.

19. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
แบบ Ultimate method
วิธีการ
Ziegler-Nichols
แบบ Process reaction curve
หาค่าจากจุดตัดกราฟ (time domain) แล้ว
ไปแทนค่าในตาราง
ปรับค่า KP ให้เกิดการออซซิเลต แล้วหาค่า
คาบเวลา ไปแทนในตาราง
PAT.M.

20. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.2 โดยวิธี Damped oscillation
ปรับปรุงจากวิธีการ Ultimate method แต่เมื่อไม่ต้องการให้ผลตอบสนองของกระบวนการเกิดการออสซิเลต จึงปรับมาใช้วิธีการ
แบบ Damped oscillation
ปรับค่า KP ไปจนอัตราเสื่อม
แบบลูปเปิดมีค่าเท่ากับ ¼
แล้วหาค่า P มาคํานวณหา
ค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสม
PAT.M.

21. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.2 โดยวิธี Damped oscillation
ปรับค่า KP ไปจนอัตราเสื่อมแบบลูปเปิดมีค่าเท่ากับ ¼
แล้วหาค่า P มาคํานวณหาค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสม

22. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.3 โดยวิธี ลองผิดลองถูก
บางครั้งการทดลองเพื่อคํานวณหาค่าพารามิเตอร์สําหรับนําไปใช้ปรับแต่ง (แบบที่กล่าวมาข้างต้น) อาจมี
คุณสมบัติบางอย่างแตกต่างไปจากกระบวนการจริงที่ต้องการควบคุม จึงได้มีวิธีการปรับแต่งระบบควบคุม
โดยใช้วิธีลองผิดลองถูก(สุ่ม) ขึ้น แต่เป็นวิธีที่อาศัยประสบการณ์ความชํานานของผู้ควบคุม
การปรับแต่งระบบควบคุมโดยใช้วิธีลองผิดลองถูก (Trial and error tuning)
PAT.M.

23. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.3 โดยวิธี ลองผิดลองถูก
การปรับแต่งระบบควบคุมโดยใช้วิธีลองผิดลองถูก (Trial and error tuning)
PAT.M.

24. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.3 โดยวิธี ลองผิดลองถูก
การปรับแต่งระบบควบคุมโดยใช้วิธีลองผิดลองถูก (Trial and error tuning)
PAT.M.

25. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.3 โดยวิธี ลองผิดลองถูก
การปรับแต่งระบบควบคุมโดยใช้วิธีลองผิดลองถูก (Trial and error tuning)
PAT.M.

26. 3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.3 โดยวิธี ลองผิดลองถูก
การปรับแต่งระบบควบคุมโดยใช้วิธีลองผิดลองถูก (Trial and error tuning)
PAT.M.

27. การออกแบบอุปกรณ์ควบคุม
แบบอนาลอก วิชา อุปกรณ์วัดและควบคุมในกระบวนการ
Process Instrumentation
หัวข้อ 1.แนวทางในการเลือกชนิดอุปกรณ์ควบคุม
2.ผลตอบสนองของกระบวนการต่อชนิดควบคุม
3.เทคนิคการปรับแต่งระบบควบคุม
3.1 โดยวิธี Ziegler-Nichols
3.2 โดยวิธี Damped oscillation
3.3 โดยวิธี ลองผิดลองถูก
PAT.M.

28. ตําราหลักที่ใช้สอน
PAT.M.
-รศ.ดร.วรพงศ์ ตั้งศรีรัตน์, “การวัดและควบคุมกระบวนการ
(Process Control and Instrumentation)”, สํานักพิมพ์
ส.ส.ท.(สมาคมส่งเสริมเทคโนโลยี ไทย-ญี่ปุ่น), 2550.