Le réglage d’un contrôleur proportionnel-intégral-dérivé (contrôleur PID) est une activité courante pour les ingénieurs spécialisés dans le contrôle de processus. Dans ce cas, le réglage fait référence à la modification des paramètres relatifs à la bande proportionnelle du contrôleur, à l’action intégrale et à l’action dérivée. Il existe plusieurs méthodes pour calculer les paramètres de réglage à la main et de nombreux progiciels qui peuvent être utilisés pour régler automatiquement les contrôleurs dans un processus chimique. Avant que tout réglage ne puisse commencer, il est crucial que l’ingénieur étudie d’abord la boucle de contrôle en cours de réglage et l’impact de la boucle de contrôle sur l’ensemble du système.
Les performances d’un contrôleur automatique peuvent être ajustées et modifiées en modifiant les paramètres de réglage du contrôleur. Lors du réglage d’un régulateur PID, il y a généralement trois paramètres qui peuvent être modifiés : la bande proportionnelle, l’action intégrale et l’action dérivée. Ceux-ci sont représentés par les premier, deuxième et troisième termes dans l’algorithme PID classique, respectivement u = KP e + KI e dt + KD de/dt.
Le terme u représente le signal de retour ; KP est le gain proportionnel ; e est le terme d’erreur ou de décalage, qui représente la différence entre la valeur actuelle et le point de consigne du régulateur ; KI est le gain intégral, KD est le gain dérivé ; et c’est le temps. La transformée de Laplace de cette équation peut être énoncée comme KP + KI/s + KDs.
Avant de régler un contrôleur PID, un ingénieur doit d’abord examiner le processus à régler pour déterminer si un réglage incorrect provoque des perturbations ou s’il existe une autre cause attribuable, telle qu’un dysfonctionnement ou un équipement cassé. Les changements de réglage n’auront que très peu d’importance si la véritable cause de la variabilité s’avère être une vanne de régulation collante, des instruments cassés ou des erreurs dans la logique du système de commande. Ce n’est que lorsque le processus a été soigneusement examiné et que la fonctionnalité des instruments de terrain a été vérifiée que le réglage doit être envisagé.
Il existe plusieurs méthodes utilisées par les ingénieurs chimistes, électriciens et instrumentistes pour régler un contrôleur PID. La méthode Ziegler-Nichols en est un exemple qui utilise le gain ultime et la période ultime du processus pour calculer des paramètres de réglage agressifs pour les schémas de contrôle P-only, PI-only et PID. D’autres schémas de contrôle, tels que la méthode Tyreus-Luyben, sont formulés pour réduire l’oscillation du système. La méthode utilisée pour régler un régulateur PID peut être dictée par la nature de la boucle de régulation elle-même.
En général, l’augmentation du terme de gain d’un contrôleur fera agir le contrôleur de manière plus agressive. Une action plus intégrale aidera à réduire le décalage entre la valeur en régime permanent et le point de consigne souhaité, mais peut conduire à des oscillations si trop est utilisé. Le terme dérivé est utilisé pour aider à arrêter le mouvement rapide de la valeur actuelle du contrôleur. Ce ne sont que des heuristiques qui donnent une idée générale de l’effet de chacun des paramètres de réglage classiques.
De nombreux progiciels de système de contrôle distribué (DCS) incluent un logiciel qui peut être utilisé pour régler automatiquement les boucles de contrôle. Ces progiciels règlent souvent les processus en examinant les performances passées ou en exécutant automatiquement les méthodes de test décrites par les procédures de réglage établies. Comme pour la plupart des procédures, un réglage fin et de petits ajustements doivent être effectués par l’ingénieur pour s’adapter au processus une fois la procédure de réglage principal terminée.