Tính toán hệ số điều khiển chính là điều chỉnh các hệ số của 3 khâu tới giá trị đáp ứng điều khiển tối ƣu. Với hệ số tối ƣu hệ thống đạt độ ổn đỉnh cao nhất.
Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để tính hệ số điều khiển PID nhƣ:
Điều chỉnh thủ công 2.8.5.1.
Phƣơng pháp điều chỉnh là thiết đặt giá trị đầu tiên của Ki và Kd bằng không. Tăng dần Kp cho đến khi đầu ra của vòng điều khiển dao động, sau đó Kp có thể đƣợc đặt tới xấp xỉ một nửa giá trị đó để đạp đạt đƣợc đáp ứng "1/4 giá trị suy giảm biên độ". Sau đó tăng Ki đến giá trị phù hợp sao cho đủ thời gian xử lý. Tuy nhiên, Ki quá lớn sẽ gây mất ổn định. Cuối cùng, tăng Kd, nếu cần thiết, cho đến khi vòng điều khiển nhanh có thể chấp nhận đƣợc nhanh chóng lấy lại đƣợc giá trị đặt sau khi bị nhiễu. Tuy nhiên, Kd quá lớn sẽ gây đáp ứng dƣ và vọt lố.
Một điều chỉnh cấp tốc của vòng điều khiển PID thƣờng hơi quá lố một ít khi tiến tới điểm đặt nhanh chóng. Nếu hệ thống không chấp nhận xảy ra vọt lố, ta cần một hệ thống vòng kín giảm vọt lố, thiết đặt một giá trị Kp nhỏ hơn một nữa giá trị Kp gây ra dao động.
Bảng 2.7. Tác động củaviệc tăngmột thông số độc lập [16] Thông số Thời gian
khởi động Quá độ Thời gian
xác lập Sai số ổn định Độ ổn định
Giảm Tăng Thay đổi
nhỏ Giảm Giảm cấp
Giảm Tăng Tăng Giảm đáng kể Giảm cấp
Giảm ít Giảm ít Giảm ít Về lý thuyết không tác động
Cải thiện nếu Kd nhỏ
Phương pháp Ziegler–Nichols 2.8.5.2.
Một phƣơng pháp điều chỉnh theo kinh nghiệm khác là phƣơng pháp Ziegler– Nichols, đƣợc đƣa ra bởi John G. Ziegler và Nathaniel B. Nichols vào những năm 1940.
Giống nhƣ phƣơng pháp thủ công, hệ số Ki và Kd lúc đầu đƣợc gán bằng không. Hệ số Kp đƣợc tăng cho đến khi nó tiến tới giới hạn Ku, ở đầu ra của vòng điều khiển bắt đầu dao động. Ku và thời gian dao động Pu đƣợc dùng để gán độ lợi nhƣ sau:
Bảng 2.8. Phƣơng pháp Ziegler–Nichols [16] Dạng điều khiển P - - PI - PID Phần mềm điều chỉnh PID 2.8.5.3.
Hầu hết các ứng dụng công nghiệp hiện đại không còn điều chỉnh vòng điều khiển sử dụng các phƣơng pháp tính toán thủ công nhƣ trên nữa. Thay vào đó, phần mềm điều chỉnh PID và tối ƣu hóa vòng lặp đƣợc dùng để đảm báo kết quả chắc chắn.
Những gói phần mềm này sẽ tập hợp dữ liệu, phát triển các mô hình xử lý và đề xuất phƣơng pháp điều chỉnh tối ƣu. Vài gói phần mềm thậm chí còn có thể phát triển việc điều chỉnh bằng cách thu thập dữ liệu từ các thay đổi tham khảo.
Điều chỉnh PID bằng toán học tạo ra một xung trong hệ thống và sau đó sử dụng đáp ứng tần số của hệ thống điều khiển để thiết kế các giá trị của vòng điều khiển PID. Trong những vòng lặp có thời gian đáp ứng kéo dài nhiều phút, nên chọn điều chỉnh bằng toán học, bởi vì việc thử sai thực tế có thể kéo dài nhiều ngày để tìm điểm ổn định cho vòng lặp. Vài bộ điều khiển số còn có chức năng tự điều chỉnh, trong đó những thay đổi rất nhỏ của điểm đặt cũng đƣợc gửi tới quá trình, cho phép bộ điều khiển tự mình tính toán giá trị điều chỉnh tối ƣu.
Các dạng điều chỉnh khác cũng đƣợc dùng tùy theo tiêu chuẩn đánh giá kết quả khác nhau. Nhiều phát minh hiện nay đã đƣợc nhúng sẵn vào trong các module phần mềm và phần cứng để điều chỉnh PID.
