To download all ACMV lecuters in PDF format
www.acmv.org
 
HOME
eBooks
FORUM
Lecture
Control Systems > HVAC Control Systems > Introduction To HVAC Control Systems > Gains and Loop Tuning > www.acmv.org
Control Systems > HVAC Control Systems > Introduction To HVAC Control Systems Gains and Loop Tuning >


Gains and Loop Tuning ၁.၅ Gains and Loop Tuning
ကားေမာင္းတတ္ခါစ သူမ်ားေမာင္းသည့္အခါ ကားသည္ ညင္သာေခ်ာေမြ႕စြာ သြားေလ့မရွိေပ။ စက္ႏႈိးသည့္ အခါ လီဗာ(leave) ကိုတဆံုးနင္းထားျခင္း၊ ကားေဆာင့္ထြက္ျခင္း၊ ဘရိတ္ကိုေစာင့္နင္းျခင္း စသည့္ အဆင္မေျပမႈမ်ား ရွိစျမဲျဖစ္သည္။ သို႔ေသာ္ ကၽြမး္က်င္စြာ ေမာင္းတတ္လာသည့္အခါတြင္ အလိုေလွ်ာက္ထိန္းတတ္လာသည္။ သို႔ေသာ္ အမ်ိဳးအစားမတူသည့္ ကားကိုေမာင္းသည့္အခါ ဘရိတ္အမာ၊ အေပ်ာ့ကြာျခားျခင္း၊ လီဗာ(leave) မတူညီျခင္းတုိ႔ေၾကာင့္မည္သူမဆိုျပန္၍ adjust လုပ္ရန္လိုသည္။

ထိုနည္းတူပင္ HVAC system မ်ားတြင္ ရွိသည့္ control loop မ်ားကိုလည္း tune လုပ္ရန္လိုသည္။ Control လုပ္ရမည့္ system မ်ားသည္ တစ္ခု ႏွင့္ တစ္ခုမတူညီေသာေၾကာင့္ control loop မ်ားအားလံုးသည္လည္း တူညီမလိမ့္မည္မဟုတ္ေပ။ အလြန္ၾကီးမား ေသာ ware house တြင္သံုးသည့္ heating coil ႏွင့္ ဟိုတယ္အခန္းငယ္ တြင္သံုးသည့္ heating coil တို႔တြင္အားလံုးတူညီသည့္ controller အသံုးျပဳႏိုင္သည္။ ထို system ၂ ခု၏ time constant သည္တူညီၾကလိမ့္မည္မဟုတ္။ ထို႔ေၾကာင့္ controller gain မ်ားကို adjust လုပ္ရန္လိုသည္။ Tune လုပ္ရန္လိုသည္။



ပံု 1-15 တြင္ proportional control loop turning လုပ္ပံုကိုေဖာ္ျပထားသည္။
“P Gain” မ်ားလာေလေလ oscillation ပိုျဖစ္ေလေလျဖစ္သည္။
P control loop ျဖစ္ေသာေၾကာင့္ Gain အားလံုးအတြက္ offset ရွိသည္။ ပံု 1-16 တြင္ proportional plus integral (Pl) control loop turning လုပ္ပံုကို ေဖာ္ျပထားသည္။ P only control ထက္ပို၍ေကာင္းလာသည္။ အားလံုးအတြက္ P Gain (Kp) မွာ 1.5 ကိန္းေသျဖစ္သည္။
“I Gain” (Ki) နည္းလာေလေလ oscillation နည္းလာေလေလျဖစ္သည္။
ပံု 1-17 သည္ PID control loop tuning လုပ္ပံုကိုေဖာ္ျပထားသည္။ Set point တဆင့္ျပီးတဆင့္ ေျပာင္းလာသည့္အခါ control loop မ်ားက တုန္႔ျပန္ ပံုကိုေဖာ္ျပထားသည္။
HVAC system မ်ားသည္တစ္ေန႔တာအတြင္း set point ေျပာင္းလဲမႈ အခ်ိဳ့ ျဖစ္ေပၚေသာ္လည္း၊ ဤပံုမ်ားတြင္ျပထား သကဲ့သုိ႔ျမန္ဆန္စြာမျဖစ္ေပၚႏိုင္ပါ။ heating load ႏွင့္ cooling load မ်ားအတြက္ response မ်ားမွာ ခပ္ဆင္ဆင္ တူညီၾကသည္။ သင့္ေလွ်ာ္သည္ proportional gain၊ integral gain ႏွင့္ derivative gain တို႔ကိုေရြးခ်ယ္ျခင္း ျဖင့္ပိုတိက်သည့္ accuracy ႏွင့္ ပိုေကာင္းသည့္ system stability ရရွိႏိုင္ပံုကို curve မ်ားမွ တဆင့္ ေလ့လာႏိုင္သည္။ Loop turning သည္အႏုပညာဆန္သည့္ ဝိဇၨာပညာရပ္ျဖစ္ျပီး trial-and-error နည္းျဖင့္သာ ျပဳလုပ္ႏိုင္သည္။

Tune လုပ္သည့္ နည္းလမ္းမွာ မ်ားေသာအားျဖင့္ သင့္ေလွ်ာ္သည့္ proportional gain ကိုအရင္ဆံုးရေအာင္ ျပဳလုပ္ျပီး ရွိေနသည့္ off set တန္ဘိုးကို integral gain ျဖင့္လံုးဝေပ်ာက္ေအာင္၊ နည္းသြားေအာင္ျပဳလုပ္ျခင္း ျဖစ္သည္။ မ်ားေသာအားျဖင့္ derivative gain ကို အသံုးျပဳေလ့မရွိေပ။ Derivative gain ကိုပါထည့္၍ tune လွ်င္ အလြန္ရႈပ္ေထြးေသာေၾကာင့္ လိုအပ္လွ်င္ေနာက္ဆံုးမွသာ ထည့္ေလ့ရွိသည္။

ပထမဦးစြာ PID gain မ်ားကို rule-of-thumb နည္းအရေသာ္၄င္း၊ ထုပ္လုပ္သူမ်ား (Manufacturer) မ်ား၏ recommended value မ်ားအရေသာ္၄င္း၊ ယခင္ကၾကံဳေတြခဲ့သည့္ အေတြ႕အၾကံဳမ်ား အရေသာ္၄င္း ထည့္၍ tune လုပ္ယူသည္။ control system ၏လုပ္ကိုင္ေဆာင္ရြက္ပံုကို ေလ့လာျပီး Gain တန္ဘိုးကို oscillation စျဖစ္သည္ အထိေရာက္ ေအာင္တိုးေပးသည္။ Trend logging ရႏိုင္ခဲ့လွ်င္ control system ၏ performance ကိုျပန္၍ၾကည့္ႏိုင္သည္။ ထုိ႔ေနာက္ Gain တန္ဘိုးကို osicallatin စတင္ျဖစ္ေပၚသည့္ တန္ဘိုး၏ထက္ဝက္ခန့္ ေလွ်ာ့ခ်ကာအသံုးျပဳႏိုင္သည္။ PID တန္ဘိုးမ်ား၏ performance မ်ားကို manufacturer မ်ားတစ္ေယာက္ႏွင့္တစ္ေယာက္ ကြဲျပားစြာ သံုးေလ့ရွိသည္။ ပို၍အေတြ႕အၾကံဳမ်ားသူသည္ အခ်ိန္တိုတိုအတြင္း ပိုတိက်စြာ turning လုပ္ႏိုင္လိမ့္မည္။ အထက္ပါနည္းသည္ အေကာင္းဆံုး မဟုတ္ေသာလည္း သင့္ေလွ်ာ္ေကာင္းမြန္သည့္ ရလာဒ္ကိုရႏိုင္သည္။ အလြန္တိက်သည့္ loop turning နည္းမ်ားကို အသံုးျပဳႏိုင္သည္။ သို႔ေသာ္လက္ျဖင့္ (manually) ျပဳလုပ္ရန္ အလြန္လက္ဝင္၊ ခက္ခဲသည္။ အခ်ိဳ႕ေသာ digital control system မ်ားတြင္ automatic loop turning software ပါဝင္သည္။ မည္သူ႔အကူအညီႏွင့္ input မလိုအပ္ပဲ software အလိုေလွ်ာက္ loop turning ျပဳလုပ္ ႏိုင္သည္။

Proportional control logic တြင္ process မ်ားသည္ မ်ဥ္းေျဖာင့္အတိုင္း ဆက္စပ္ေနသည္။ (Linear relation) ဟုယူဆ(Assume)ထားသည္။ Error ကိုတြက္ယူသည့္အခါ၌ ပါဝင္ေသာအခ်ိဳ႕ characteristic မ်ားသည္ operating condition ႏွင့္မသက္ဆိုင္ (independent ျဖစ္သည္) ဟုလည္းယူဆထားသည္။ လက္ေတြ႕ process မ်ားအားလံုး၏ function သည္ Non-linear ျဖစ္သည္။ ထုိ႔ေၾကာင့္ PID Logic ကို operation condition မ်ားအားလံုးအတြက္ error မရွိေအာင္ (error=zero) လုပ္ရန္အလြန္ခက္ခဲသည္။

ပံု1-2 တြင္ျပထားသည့္ heating coil ၏ valve သည္ အနည္းငယ္ပြင့္ရံုျဖင့္ supply temperature သည္ အလြန္ လွ်င္ျမန္စြာျဖင့္တက္သြားသည္။ ထုိသို႔ေသာ characteristic မ်ားကို steam ႏွင့္ hot water ကိုအသံုးျပဳထား ေသာ heating coil မ်ားတြင္ေတြ႕ျမင္ရသည္။ Valve သည္ ၅၀% opening ျဖစ္ျပီးေနာက္(ပြင့္ျပီးေနာက္) ေနာက္ထပ္ % အနည္းငယ္ပြင့္ရံုျဖင့္ supply air temperature ကိုအနည္းငယ္သာေျပာင္းလဲေစသည္။ Hot water သို႔မဟုတ္ steam flow rate ျမင့္မားေနခ်ိန္တြင္ အလြန္ေကာင္းမြန္သည့္ control ျဖစ္ေအာင္ turn လုပ္ျပီးေနာက္ flow က်ဆင္းသြားသည့္အခါ control သည္ဆိုးဝါးညံ့ဖ်င္းသြားႏိုင္သည္။ (တနည္း response သည္ ေႏွးေကြးသြားလိမ့္မည္။) ထုိ႔နည္းတူ flow နိမ့္သြားသည့္အေျခအေနတြင္ turning လုပ္ထားသည့္ control loop သည္ flow ျမင့္လာသည့္အခါ response သည္အလြန္လွ်င္ျမန္လာကာ၊ system ကို unstable ျဖစ္ေစႏိုင္သည္။

Dynamically self-tuned ဆိုသည္မွာအလြန္တိက်ေသာ (precise) control ရရွိရန္အတြက္ gain မ်ားကို အလိုေလွ်ာက္၊ အဆက္မျပတ္ operating condition ကိုလိုက္၍ေျပာင္းလဲေပးေနျခင္း (Adjust လုပ္ေနျခင္း) ကိုဆိုလိုသည္။ အခ်ိဳ႕ေသာ digital control system မ်ားတြင္ ထိုသို႔ေသာ dynamically self-turned capability မ်ားရွိၾကျခင္းေၾကာင့္ system သည္ပို၍ “robust” ျဖစ္လာသည္။ (တနည္း fast responding ျဖစ္လာသည္။) Dynamic self-tuning ေၾကာင့္ manual tuning လုပ္စရာမလိုေသာေၾကာင့္ commissioning လုပ္သည့္အခါပို၍ အခ်ိန္ကုန္သက္သာသည္။ Non-linearity ျပႆနာကိုေျဖရွင္းရန္ အျခားေသာနည္းတစ္ခုမွာ fuzzy logic ကိုအသံုးျပဳျခင္းျဖစ္သည္။ Fuzzy logic သည္ PID control logic မ်ား အတြက္ နည္းပညာအသစ္ျဖစ္သည္။

Fuzzy logic သည္လူမ်ားစဥ္းစားေတြးေခၚျပီးဆံုးျဖတ္ခ်က္ခ်သည့္နည္း ကိုအတုခိုးကာ control action မ်ားေဆာင္ရြက္ေပးျခင္းျဖစ္သည္။ Neural network ႏွင့္ artificial intelligence တို႔ကိုအသံုးျပဳထားေသာ self turning technique မ်ားသည္ system တစ္ခုက operation condition အမ်ိဳးမ်ိဳးတြင္ျပဳမူပံု (behavior) ကိုေလ့လာျပီး control အတြက္သင့္ေလွ်ာ္သည့္ response ႏွင့္ gain မ်ားကိုတြက္ခ်က္ေပးျခင္းျဖစ္သည္။
ေကာင္းထက္ညြန့္
HVAC Control Systems ႏွင့္သက္ဆုိင္ေသာ ACMV Lecture မ်ား (3 Lectures)
1 HVAC Control Systems Introduction To HVAC Control Systems Control Loop မ်ား Read
2 HVAC Control Systems Introduction To HVAC Control Systems Control mode မ်ား၊ Read
3 HVAC Control Systems Introduction To HVAC Control Systems Gains and Loop Tuning Read
   

www.acmv.org - Air Conditioning and Mechanical Ventilation for Young Myanmar Engineers

To download all ACMV lecuters in PDF format