Bởi vì đối t−ợng điều khiển có mô hình ph−ớc tạp cao và không thuộc vào một loại đặc biệt nào, vì vậy là không thể dùng một vài ph−ơng pháp thông th−ờng để tính những thông số cho các bộ điều khiển PID nh− ph−ơng pháp tối −u mô đun, ph−ơng pháp tối −u đối xứng, ph−ơng pháp Reinisch, ph−ơng pháp Chien-Hrones-Reswick, ph−ơng pháp Kuhn. Trong tr−ờng hợp này những thông số đó của các bộ điều khiển PID (KP,TI, TD) luôn luôn đ−ợc tính bởi ph−ơng pháp
Ziegler-Nichols thứ hai (ph−ơng pháp thực nghiệm). Tuy nhiên sẽ là rất khó và ph−ớc tạp để xác định đồng thời các thông số cho 4 bộ điều khiển PID bởi vì sự thay đổi các thông số cho bộ điều khiển PID này sẽ làm ảnh h−ởng đến các bộ điều khiển PID khác. Vì thế chúng ta có một số giải pháp sau:
• Thứ nhất, chúng ta chỉ tính các thông số cho bộ điều khiển tự hiệu chỉnh h−ớng kính và bộ điều khiển PID ngăn chặn sự dao động h−ớng kính trong tr−ờng hợp chuyển động h−ớng kính.
• Thứ hai, chúng ta chỉ tính các thông số cho bộ điều khiển tự hiệu chỉnh h−ớng kính và bộ điều khiển PID ngăn chặn sự dao động h−ớng kính trong tr−ờng hợp chuyển động quay. Các thông số bộ điều khiển PID đ−ợc tính trong tr−ờng hợp chuyển động h−ớng kính sẽ đ−ợc sử dụng trong tr−ờng hợp chuyển động quay này.
• Cuối cùng, chúng ta kiểm tra các bộ điều khiển PID đ−ợc tính trong tr−ờng hợp tổng hợp (cả chuyển động h−ớng kính và chuyển động quay) và điều chỉnh chúng nếu cần thiết.
Nguyên lý tính toán của ph−ơng pháp Ziegler-Nichols thứ hai
Nguyên lý của ph−ơng pháp này nh− sau:
Thay bộ điều khiển bằng một bộ khuếch đại. Sử dụng tín hiệu thử là hàm step 1(t). Sau đó tăng dần hệ số khuyếch đại tới giá trị kth để hệ kín ở biên giới ổn định, nghĩa là h(t) có dạng dao động điều hoà. Xác định chu kỳ Tth của dao động.
Xác định tham số cho bộ điều khiển P, PI, PID nh− sau:
Nếu sử dụng bộ điều khiển khuếch đại Rθ(p)=kP thì chọn kP kth
2 1
=
Nếu sử dụng bộ điều khiển PI: R p =k ⎜⎜⎝⎛ +T p⎟⎟⎠⎞
I P 1 1 ) ( θ thì chọn kP =0.45kthvà th I T T =0.85
Nếu sử dụng bộ điều khiển PID: = ⎜⎜⎝⎛ + +T p⎟⎟⎠⎞
p T k p R D I P 1 1 ) ( θ thì chọn kP =0.6kth, và th I T T =0.5 TD =0.12Tth