15.1. Phương pháp thiết kế

15.1.1 Tổng quan 

Về nguyên tắc có thể thiết kế bộ điều khiển PID bằng phương pháp QĐNS hoặc phương pháp biểu đồ Bode. Tuy nhiên trong thực tế áp dụng các phương pháp trên để tìm thông số của bộ điều khiển PID gặp nhiều khó khăn nếu không có sự trợ giúp của máy (vi) tính. Phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID được thường sử dụng trong thực tế là phương pháp Zeigler–Nichols.

15.1.2 Phương pháp Zeigler - Nichols
Đặc điểm của phương pháp:
- Là phương pháp thực nghiệm để xác định các tham số của bộ điều khiển PID
- Rất thuận tiện khi mô hình toán học của đối tượng chưa biết trước
- Đáp ứng nhận được có độ quá điều chỉnh khoảng 25%
 Có 2 cách để thiết kế 

a. Cách 1: 

Dựa vào đáp ứng quá độ của hệ hở áp dụng cho các đối tượng có đáp ứng với ngõ vào là hàm nấc đơn vị và ngõ ra có dạng chữ S như hình như lò nhiệt, tốc độ động cơ…



Ví dụ: Thiết kế bộ điều khiển PID cho sơ đồ sau


Giải:

Từ sơ đồ ta có: T1 = 8min =8x60 = 480s; T2 = 24min = 24x60 = 1440s; K = 150

Theo bảng thông số thiết kế Zeigler - Nichols ta có: 




Do đó ta có:


b. Cách 2:

Dựa vào đáp ứng quá độ của hệ kín áp dụng cho các đối tượng có khâu tích phân lý tưởng như mực nước lỏng trong bồn chứa,…

Tăng dần hệ số khuếch đại K của hệ kín đến Kgh khi đó đáp ứng ra của hệ kín ở trạng thái xác lập là dao động ổn định với chu kỳ Tgh