"Basic Control Theory - (5) - Good Control"

Reference, thanks and image credit to : Steam Engineering Tutorial,

Remark : All publications and images herein this page are for use of educational purpose only. The owner of this page is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.  

"Controller"

controller ေတြကို၊ (i) dynamic of process, (ii) type of response နဲ႔၊ (ii) accuracy of control ဆိုတဲ႔၊ အခၽက္ (၃) ခၽက္အေပါါ၊ မူတည္ၿပီး၊ ေရြးခၽယ္ရန္၊ လိုအပ္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္၊ process ဒါမွမဟုတ္၊ plant တခုလံုးရဲ႕၊ ေဘးအနၱရာယ္၊ ကင္းရွင္းေရး safety ဟာ၊ အေရးႀကီးတဲ႔အတြက္၊ process ဒါမွမဟုတ္၊ plant တခုလံုး၊ ထိမ္းေႀကာင္းေပးမယ္႔၊ controllers ေတြဟာ၊ အေရးႀကီးတဲ႔၊ အစိတ္အပိုင္းေတြလည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။ on/ off control သာ၊ လိုအပ္မယ္႔ applications ေတြမွာေတာ႔၊ controller ေတြ၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳရန္၊ 'မလိုအပ္' တဲ႔အတြက္၊ sensors ေတြနဲ႔ relays ေတြ၊ အသံုးၿပဳၿပီး၊ process ကို၊ ထိမ္းေႀကာင္းေပးနိဳင္ပါတယ္။

power failure ၿဖစ္ေပါါစဥ္၊ valves ေတြဟာ၊ မူလရိွေနခဲ႔တဲ႔၊ closed သို႔မဟုတ္၊ open position မွ၊ open သို႔မဟုတ္ closed position သို႔၊ အလိုအေလၽွာက္၊ ၿပန္လည္ ေၿပာင္းေရြ႔သြားရန္၊ အေရးတႀကီး၊ လိုအပ္သလို၊ controllers ေတြမွ၊ ေဆာင္ရြက္ေပးရမွာလည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

controller ေတြကို process ဒါမွမဟုတ္၊ plant ရဲ႕ လိုအပ္ခၽက္၊ သဘာဝအေပါါ၊ မူတည္ၿပီး၊ (i) direct-acting သို႔မဟုတ္ (ii) reverse-acting အၿဖစ္နဲ႔၊ ထိမ္းေႀကာင္းေစရန္၊ ေရြးခၽယ္၊ အသံုး၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ (i) direct-acting ဆိုတာကေတာ႔၊ measured variable 'ၿမင္႔' တက္ လာတဲ႔အခါ၊ controller output signal လည္း၊ လိုက္ပါ 'ၿမင္႔' တက္လာၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ (ii) reverse-acting ကေတာ႔၊ measured variable 'ၿမင္႔' တက္လာေပမယ္႔၊ controller output signal 'ကၽဆင္း' သြားၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

plant သို႔မဟုတ္၊ process ဟာ၊ continuous control မွ၊ proportional, integral နဲ႔ derivative control ေတြကို၊ လိုအပ္သလို၊ ေပါင္းစပ္ကာ၊ control အေနနဲ႔၊ ထိမ္းေႀကာင္းတဲ႔အခါ၊ versatility ဆိုတဲ႔၊ စြယ္စံုရ electronic controllers ေတြ၊ တတ္ဆင္၊ အသံုးၿပဳရန္၊ လိုအပ္လာမွာလည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။ versatility electronic controller ေတြဟာ၊ temperature နဲ႔ time control, multi-loop နဲ႔၊ multi- input/ output control အစရိွတဲ႔၊ control application အမၽားအၿပားကို၊ တၿပိဳင္နက္တည္း၊ အတူတကြ၊ ေဆာင္ရြက္ေပးနိဳင္ပါတယ္။

"Good control"

applications ေတြအေပါါ၊ မူတည္ၿပီး၊ control အေနနဲ႔ ထိမ္းေႀကာင္းရာမွာ၊ process တခုနဲ႔ တခု၊ တူညီမွဳ 'မရိွ' နိဳင္တဲ႔အတြက္၊ 'good control' ဆိုၿပီး၊ အတိအကၽ၊ သတ္မွတ္ရန္၊ ခက္ခဲတာကိုလည္း၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ Fig. (34) - 'different responses to changes in load' မွာ၊ load ေၿပာင္းလဲစဥ္၊ ေပါါေပါက္လာမယ္႔၊ controlled response ေတြကို၊ control "A" , control "B" နဲ႔၊ control "C" ဆိုၿပီး၊ temperature application အၿဖစ္၊ ဥပမာေပးကာ၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။

 Fig. (34) - different responses to changes in load

(i) - slow and steady heat up အေနနဲ႔၊ တၿဖည္းၿဖည္း temperature 'ၿမွင္႔' တင္မယ္႔၊ application ေတြအတြက္၊ control "A" ဟာ၊ အေကာင္းဆံုးၿဖစ္ပါတယ္။ (ii) rapid heat up အေနနဲ႔၊ ရုတ္တရက္၊ ခၽက္ၿခင္း temperature 'ၿမွင္႔' တင္စဥ္၊ desire value မွာ၊ ေပါါေပါက္လာမယ္႔ over shoot နဲ႔၊ under shoot တို႔ကို၊ လၽွစ္လၽဴရွဳထားနိဳင္မယ္႔၊ application ေတြအတြက္ေတာ႔၊ control "B" ဟာ၊ အေကာင္းဆံုးၿဖစ္ပါတယ္။

(iii) - rapid heat up အေနနဲ႔၊ ရုတ္တရက္၊ ခၽက္ၿခင္း temperature 'ၿမွင္႔' တင္စဥ္၊ over shoot နဲ႔ under shoot 'မရိွ' ရမယ္႔၊ application မၽိဳးမွာေတာ႔၊ control "C" ဟာ၊ အေကာင္းဆံုး၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

set point သို႔မဟုတ္၊ desired value အနီးတဝိုက္၊ oscillation ၿဖစ္ေပါါေနၿခင္းကို၊ လစ္လၽွဴရွဳထားလို႔ 'မရ' သလို၊ system မွာ၊ oscillation ေတြ၊ 'ရိွ' တဲ႔အခါ၊ 'good control' အၿဖစ္၊ 'မသတ္မွတ္' နိဳင္တာကိုလည္း၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ oscillation ဟာ၊ controller, sensor, actuator နဲ႔၊ valve အစရိွတဲ႔၊ components ေတြ၊ ေရြးခၽယ္မွဳ၊ မွားယြင္းၿခင္းေႀကာင္႔၊ ေပါါေပါက္တတ္သလို၊ တခါတရံမွာေတာ႔၊ control setting ေတြ၊ လြဲမွားၿခင္းေႀကာင္႔လည္း၊ ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္၊ ေနရာ၊ လြဲမွားၿပီး၊ sensor တတ္ဆင္ထားၿခင္းေႀကာင္႔၊ dead time ဟာ၊ ရိွသင္႔တဲ႔၊ အခၽိန္၊ အတိုင္းအတာထက္၊ ပို 'ႀကာ' သြားရာမွတဆင္႔၊ oscillation ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။

continuous control မွာ၊ oscillation ၿဖစ္ေပါါမွဳ၊ ရိွ၊ မရိွ အေပါါ၊ မူတည္ၿပီး၊ 'good control' ရယ္လို႔၊ 'သတ္မွတ္' ႀကပါတယ္။ ဒါေပမယ္႔၊ on/ off  control မွာေတာ႔၊ desired value တဝိုက္ရိွ၊ response pattern ကို၊ oscillation အၿဖစ္၊ 'မယူဆ' တာကိုလည္း၊ ေတြ႔ရပါတယ္။

controller ရဲ႕၊ parameters ေတြကို၊ adjusting အေနနဲ႔၊ ခၽိန္ညွိရာမွာ၊ နည္းလမ္း methods မၽားစြာရိွပါတယ္။ နည္းလမ္းမၽားစြာရိွေပမယ္႔၊ control loop ရဲ႕၊ behavior နဲ႔ process ဒါမွမဟုတ္ application characteristics ေတြကို၊ မူတည္ၿပီး၊ mathematics concept ဆိုတဲ႔၊ သခၽ္ာအယူအဆေတြၿဖင္႔၊ ခၽိန္ညွိႀကပါတယ္။

 Fig. (35) - P-band setting reaction to change in load

Fig. (35) မွာ၊ 'P-band setting reaction to change in load' ဆိုၿပီး၊ proportional control အတြက္၊ controller parameters ခၽိန္ညွိၿခင္းကို၊ ဥပမာအၿဖစ္၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။ (i) - P-band ဟာ၊ too wide အေနနဲ႔၊ 'ကၽယ္' လြန္းတဲ႔အခါ offset ပမာဏ 'ႀကီး' မားၿပီး၊ system ဟာ၊ curve "A" မွာ၊ ေဖာ္ၿပထားသလို၊ very stable အၿဖစ္၊ တည္ၿငိမ္ေနတာ၊ ေတြ႔ရပါတယ္။

(ii) - P-band ဟာ၊ narrow အေနနဲ႔၊ 'ကၽဥ္း' သြားတဲ႔အခါ၊ offset ပမာဏ၊ 'ေလၽွာ႔ နည္း' လာသလို၊ too narrow အေနနဲ႔၊ P-band  'ကၽဥ္း' သထက္ 'ကၽဥ္း' သြားတဲ႔အခါမွာေတာ႔၊ curve "B" မွာ၊ ေဖာ္ၿပထားတဲ႔အတိုင္း၊ မတည္ၿငိမ္တဲ႔ instability နဲ႔ oscillation ေတြ၊ ေတြ႔ရမွာၿဖစ္ပါတယ္။  (iii) - curve "C" ဟာ၊ slightly wide အေနနဲ႔၊ အနည္းငယ္သာ 'ကၽယ္' ထားမယ္႔၊ optimum P-band ၿဖစ္ၿပီး၊ offset ပမာဏလည္း၊ အနည္းငယ္သာ၊ ရိွတာကို၊ ေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။

 

 Fig. (36) - Integral time reaction to change in load

Fig. (36) မွာ၊ 'Integral time reaction to change in load' ဆိုၿပီး၊ integral control အတြက္၊ controller parameters ခၽိန္ညွိၿခင္းကို၊ ဥပမာအၿဖစ္၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။ (i) - integral time ဟာ၊ too short အေနနဲ႔၊ 'တိုေတာင္း' လြန္းလၽွင္၊ curve "A" မွာ၊ ေဖာ္ၿပထားသလို၊ set point မွာ၊ oscillation ေတြ၊ ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။

(ii) - excessive အေနနဲ႔ 'ႀကာ' လြန္းတဲ႔အခါမွာေတာ႔၊ curve "B" မွာ၊ ေဖာ္ၿပထားတဲ႔အတိုင္း၊ set point သို႔၊ ၿပန္လည္၊ ေရာက္ရိွလာရန္၊ အခၽိန္၊ ယူရမွာ၊ ၿဖစ္ပါတယ္။ (iii) - curve "C"   ဟာ၊ correct integral time setting ၿဖစ္ပါတယ္။ overshoot သို႔မဟုတ္ oscillation ၿဖစ္ေပါါမွဳ၊ 'မရိွ' သလို၊ set point သို႔၊ အၿမန္ဆံုး၊ ၿပန္လည္၊ ေရာက္ရိွလာတာကိုလည္း၊ ေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။၊

 

 Fig. (37) - Derivative time reaction to change in load

Fig. (37) မွာေတာ႔၊ Derivative time reaction to change in load ဆိုၿပီး၊ derivative control အတြက္၊ controller parameters ခၽိန္ညွိၿခင္းကို၊ ဥပမာအၿဖစ္၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။ (i) - excessive အေနနဲ႔၊ derivative time 'ႀကာ' လြန္းတဲ႔အခါ၊ curve "A" မွာ၊ ေဖာ္ၿပထားသလို၊ over-rapid change, overshoot နဲ႔၊ oscillation ေတြ၊ ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။

(ii) - too short အေနနဲ႔၊ derivative time 'တိုေတာင္း' လြန္းလၽွင္လည္း၊ curve "B" မွာ၊ ေဖာ္ၿပထားတဲ႔အတိုင္း၊ set point သို၊႔ ၿပန္လည္ ေရာက္ရိွလာရန္၊ အခၽိန္ 'ႀကာ' လြန္းမွာ၊ ၿဖစ္ပါတယ္။  (iii) - curve "C" ကေတာ႔၊ correct optimum setting ၿဖစ္သလို set point သို႔၊ good stability အေနနဲ႔၊ တည္ၿငိမ္စြာၿဖင္႔၊ အၿမန္ဆံုး၊ ၿပန္လည္၊ ေရာက္လာတာကို၊ ေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။

 "Installations"

'Valves' - control valves ေတြကို၊ piping system မွာ၊ အလၽားလိုက္ horizontal position ၿဖင္႔၊ တတ္ဆင္ၿပီး၊ actuator နဲ႔၊ ဆက္သြယ္မယ္႔၊ spindle ကိုေတာ႔၊ ေဒါင္လိုက္ vertical position ၿဖင္႔၊ တတ္ဆင္ႀကပါတယ္။ control valves ေတြရဲ႕၊ အရြယ္အစား size, အသံုးၿပဳနိဳင္မယ္႔၊ pressure ratings, အသံုးၿပဳထားတဲ႔၊ materials, piping system နဲ႔ ဆက္သြယ္မယ္႔၊ end connections ေတြဟာ၊ အေရးႀကီးသလို၊ up stream နဲ႔ down stream ဆိုတဲ႔၊ valve အဝင္နဲ႔ အထြက္၊ piping system ဟာလည္း၊ အတားအဆီး 'မရိွ' တဲ႔ unobstructed အေနအထားမၽိဳး၊ ၿဖစ္ေနသင္႔ပါတယ္။

 Fig. (38) - pneumatic pressure reducing station with steam conditioning

pipework ကို၊ ပံုမွန္အသံုးၿပဳမယ္႔ normal working pressure ထက္၊ တစ္ဆခြဲ ပမာဏခန္႔၊ ၿမင္႔မားတဲ႔ pressure ၿဖင္႔၊ စမ္းသတ္ၿပီးမွသာ၊ တတ္ဆင္သြယ္တန္းမွဳ၊ installation ေဆာင္ရြက္သင္႔ပါတယ္။ piping system မွတဆင္႔၊ အမိွဳက္စ dirt ေလးေတြ၊ မာေကၽာတဲ႔၊ သတၱဳအစအန abrasive ေလးေတြနဲ႔၊ ပိတ္ဆို႔တတ္တဲ႔၊ obstructive materials အရာဝထၱဳေတြ၊ ဝင္ေရာက္မွဴမွတဆင္႔၊ valve ေတြ၊ ပၽက္စီးသြားနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ valve ရဲ႕၊ အဝင္ဖက္ up stream မွာ၊ strainer တတ္ဆင္ထားရန္၊ လိုအပ္ပါတယ္။ Fig. (38) မွာ၊ 'pneumatic pressure reducing station with steam conditioning' ဆိုၿပီး၊ piping system တတ္ဆင္၊ သြယ္တန္းမွဳတခုကို၊ ဥပမာအေနနဲ႔၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။

control valves ေတြကို၊ plant ရဲ႕၊ မရိွမၿဖ၊စ္ လိုအပ္မယ္႔ essential instruments ေတြအၿဖစ္၊ သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။ control valve ရဲ႕၊ gland packing အစားထိုး၊ လွဲလွယ္ၿခင္း replacement နဲ႔၊ valve seat ကဲ႔သို႔ internal parts ေတြ၊ အသစ္လွဲလွယ္ၿခင္း renew အစရိွတဲ႔၊ ၿပဳၿပင္ထိမ္းသိမ္းမွဳ maintenance work ေတြကိုလည္း၊ လိုအပ္သလို၊ ေဆာင္ရြက္ေပးရမွာ၊ ၿဖစ္ပါတယ္။ valve ေတြ၊ စစ္ေဆးၿခင္း inspection, ၿပဳၿပင္ထိမ္းသိမ္းၿခင္း maintenance နဲ႔၊ အစားထိုးလွဲလွယ္ၿခင္း replacement အစရိွတာေတြ၊ ေဆာင္ရြက္ရာမွာ၊ plant operation မထိခိုက္ေစရန္၊ တနည္းအားၿဖင္႔ down time ဆိုတဲ႔၊ process မရပ္တန္႔ပဲ၊ ေဆာင္ရြက္နိဳင္ေစရန္၊ by pass lines ေတြနဲ႔၊ isolating valves ေတြ၊ တတ္ဆင္ထားသင္႔ ပါတယ္။

'Actuators/ sensors'

အပူလြန္ကဲမွဳ excess heat ရိွမယ္႔၊ ေနရာေတြ၊ စိုထိုင္းဆၿမင္႔မားတဲ႔၊ high humidity ေနရာေတြနဲ႔၊ သတၱဳပြန္းစားမွဳ၊ ၿဖစ္ေပါါေစမယ္႔၊ corrosive fumes ဓါတ္ေငြ႔ေတြနဲ႔၊ ေဝးကြာတဲ႔၊ ေနရာေတြမွာသာ၊ actuators ေတြ၊ တတ္ဆင္သင္႔ပါတယ္။ excess heat, high humidity နဲ႔ corrosive fumes ေတြဟာ၊ diaphragms သို႔မဟုတ္ electric/ electronic items ေတြကို၊ premature failure ဆိုတဲ႔၊ မလိုလားအပ္တဲ႔၊ အခၽိန္မတိုင္မွီ၊ ပၽက္စီးမွဳေတြ၊ ၿဖစ္ေပါါေစတတ္ပါတယ္။ actuators ေတြမွာ၊ အသံုးၿပဳသင္႔တဲ႔၊ recommended maximum ambient conditions temperature ေတြ၊ ေဖာ္ၿပထားေလ့ရိွၿပီး၊ electronic actuators တခၽိဳ႕မွာ၊ built-in heater ထည္႔သြင္း၊ တတ္ဆင္ထားတာကိုလည္း၊ ေတြ႔ရပါတယ္။

တခါတရံ၊ ေရစိမ္႔ဝင္ၿခင္း water ingress နဲ႔၊ အညစ္အေႀကး၊ အမွဳန္အမြွားစိမ္႔ဝင္ၿခင္း dust ingress တို႔၊ ေလၽွာ႔ခၽရန္၊ enclosure type အလံုပိတ္ actuators ေတြ၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ တိကၽတဲ႔ effective sensing function ရရိွေစရန္၊ sensors ေတြကို၊ fully and correctly immersed အေနနဲ႔၊ အေသအၿခာ၊ ၿမွဳတ္နံွတတ္ဆင္ဖို႔လည္း၊ လိုအပ္ပါတယ္။

pockets ထဲမွာ၊ sensors ေတြ၊ တတ္ဆင္တဲ႔အခါ၊ piping system, vessel နဲ႔၊ process plant ကို၊ drain အေနနဲ႔၊ 'ေဖာက္ခၽ' စရာမလိုအပ္ေတာ႔ပဲ၊ inspection ဒါမွမဟုတ္၊ replacement အလြယ္တကူ၊ ေဆာင္ရြက္နိဳင္ေပမယ္႔၊ pocket ေႀကာင္႔၊ control system မွာ၊ delay response times ေတြ၊ ေပါါေပါက္တတ္ပါတယ္။ heat conducting paste ဆိုတဲ႔၊ thermal compound သုတ္လိမ္းၿပီးမွ၊ pocket တတ္ဆင္ၿခင္းၿဖင္႔၊ delay response ကို၊ minimize အေနနဲ႔၊ ေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ပါတယ္။

'Power and signal lines'  

တင္းကၽပ္စြာ leak tight အၿဖစ္၊ တတ္ဆင္ထားတဲ႔၊ compressed air နဲ႔၊ pneumatic signal lines ေတြဟာ၊ dry အေနနဲ႔၊ ေၿခာက္ေသြ႔ေနရန္၊ လိုအပ္သလုိ၊ ဆီ နဲ႔ အညစ္အေႀကး၊ အမွဳန္ အစအန oil and dirt ေတြ ကင္းစင္ေနရန္လည္း၊ လိုအပ္ပါတယ္။ controller ေတြကို၊ valve ေတြနဲ႔၊ actuators ေတြရဲ႕၊ အနီးအနားမွာသာ၊ တတ္ဆင္ၿခင္းၿဖင္႔၊ signal line ရဲ႕ capacity နဲ၊႔ resistance ေႀကာင္႔၊ ၿဖစ္ေပါါလာမယ္႔၊ delay ကို၊ minimize အေနနဲ႔၊ ေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ပါတယ္။

မၽားေသာအားၿဖင္၊႔ valve, actuator နဲ႔၊ positioners သို႔မဟုတ္၊ converters ေတြကို၊ ထုတ္လုပ္သူ manufacturer မွ၊ complete pre-assembled unit အေနနဲ႔၊ တဆက္တည္း၊ အၿပည္႔အစံု၊ ေပးပို႔ၿဖန္႔ၿဖဴးတဲ႔အတြက္၊ အစံုလိုက္၊ တတ္ဆင္နိဳင္ၿပီး၊ တခါတရံမွာေတာ႔၊ သီးၿခား separated items အေနနဲ႔၊ ေပးပို႔တတ္ပါတယ္။ သီးၿခား separated items အေနနဲ႔၊ လက္ခံ ရရိွတဲ႔အခါ၊ manufacturer's instructions အရ၊ set up ၿပဳလုပ္ကာ၊ re-assemble အၿဖစ္၊ ၿပန္လည္၊ တတ္ဆင္ရသလို၊ valve stroke ခၽိန္ညွိၿခင္းမွအစ၊ တိကၽမွန္ကန္ရန္၊ လိုအပ္ပါတယ္။

'Electrical wiring for electric/ electronic and electro-pneumatic controls cables' 

cables ေတြအေပါါ၊ mechanical damage မသက္ေရာက္ေစရန္၊ protected အေနနဲ႔၊ ကာကြယ္ထားရန္လည္း၊ လိုအပ္ပါတယ္။ 'control' problems ေတြကို၊ traced back အေနနဲ႔၊ ေနာက္ေႀကာင္းၿပန္ကာ၊ စမ္းစစ္ႀကည္႔တဲ႔အခါ၊ လြဲမွားတဲ႔ incorrect wiring ေႀကာင္႔၊ ၿဖစ္ေပါါမွဳ 'မၽား' တာ၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ တခါတရံမွာ 'noise' သို႔မဟုတ္၊ electrical interference ေႀကာင္႔လည္း၊ 'control' problems ေတြ၊ ၿဖစ္ေပါါတတ္သလို၊ ၿပသနာကို၊ diagnose အေနနဲ႔ အေၿဖရွာတဲ႔အခါ၊ ခက္ခဲတတ္ပါတယ္။

"Commissioning"

plant တခုလံုးမွ၊ controller တိုင္းကို၊ process characteristics ေတြနဲ၊႔ ကိုက္ညီေစရန္၊ set up ၿပဳလုပ္တဲ႔၊ နည္းလမ္းေတြ၊ မၽားစြာရိွပါတယ္။ အဲဒီနည္းလမ္းေတြထဲမွာ၊ 'Ziegler-Nicholls method' ဟာ၊ ထိေရာက္မွဳ အရိွဆံုး ၿဖစ္တာကို၊ ေတြ႔ရပါတယ္။

'The Ziegler-Nicholls method' -  Ziegler-Nicholls frequency response method ကို၊ critical oscillation method လို႔လည္းေခါါၿပီး၊ controller ကို၊ amplifier တခုအၿဖစ္၊ အသံုးၿပဳကာ၊ set up ၿပဳလုပ္တဲ႔၊ နည္းလမ္းလည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

(i) - ပထမဆံုး controller ကို၊ amplifier တခုအၿဖစ္၊ အသံုးခၽကာ၊ process အား၊ တည္ၿငိမ္မွဴ 'မရိွ' ေတာ႔တဲ႔၊ instability condition အထိ၊ ေရာက္ရိွသြားေအာင္၊ adjusted အေနနဲ႔၊ ခၽိန္ညွိလိုက္ပါတယ္။ အဲဒီအခါ process ဟာ၊ set point အနီးမွာ၊ constant amplitude ၿဖင္႔၊ မတည္၊ မၿငိမ္ fluctuating ေတြ၊ ေပါါေပါက္လာမွာ၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. (39) - Instability caused by increasing the controller gain, with no I or D action

(ii) - gain ကို small increase အေနနဲ႔၊ အနည္းငယ္ 'ၿမွင္႔တင္' လိုက္တဲ႔အခါ၊ ဒါမွမဟုတ္၊ proportional band ကို၊ reduce အေနနဲ႔၊ 'ေလၽွာ႔ခၽ' လိုက္တဲ႔အခါ၊ amplitude ထပ္မံ၊ ၿမင္႔တက္လာသလို၊ လွဳပ္ခါမွဴ hunting လည္း၊ စတင္ၿဖစ္ေပါါလာပါတယ္။ Fig. (39) မွာ 'Instability caused by increasing the controller gain, with no I or D action' ဆိုၿပီး၊ gain ကို၊ small increase အေနနဲ႔၊ အနည္းငယ္ 'ၿမွင္႔တင္' ၿခင္းေႀကာင္႔၊ hunting ၿဖစ္ေပါါလာပံုကို၊ ဥပမာအၿဖစ္၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။

(iii) - အၿပန္အလွန္အားၿဖင္႔၊ proportional band ကို၊ increased အေနနဲ႔၊ 'တိုးၿမွင္႔' လိုက္တဲ႔အခါ၊ amplitude ၿပန္လည္ 'ကၽဆင္း လာၿပီး၊ process ဟာ၊ stable အေနနဲ႔၊ ပိုမို၊ 'တည္ၿငိမ္' လာမွာ၊ ၿဖစ္ပါတယ္။ (iv) - process ရဲ႕၊ တည္ၿငိမ္မွဴအရိွဆံုး stable condition ဟာ၊ အလိုရိွတဲ႔၊ setting လည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

တနည္းအားၿဖင္႔၊ Ziegler-Nicholls method ဟာ၊ actual proportional band setting မွ၊ မတည္ၿငိမ္တဲ႔ instability point တခုရဲ႕၊ time period (T n) မွတဆင္႔ controller setting ကို၊ ခၽိန္ညွိၿခင္းလည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

 

 Fig. (40) - Ziegler-Nicholls calculation

Ziegler-Nicholls method အသံုးၿပဳၿပီး၊ (P+I+D) controller setting ခၽိန္ညွိပံုကို၊ ဥပမာအၿဖစ္၊ ထပ္မံ၊ ေဖာ္ၿပပါဦးမယ္။ (i) - integral time (T i) ကို၊ အၿမင္႔ဆံုးmaximum အထိ၊ 'ၿမွင္႔တင္' ကာ၊ integral action အား၊ 'ဖယ္ထုတ္' ရပါတယ္။ (ii) - တခါ၊ derivation time (T D) ကို၊ '0' အထိ 'ေလၽွာ႔ခၽ' ကာ၊ derivative action အား၊ ထပ္မံ 'ဖယ္ထုတ္' ၿပီး၊ တည္ၿငိမ္မွဳ 'ရိွ' တဲ႔ stable condition သို႔process ေရာက္ရိွသြားတဲ႔အထိ၊ ေစာင္႔ႀကည္႔ရပါတယ္။ Fig. (40) မွာ၊ 'Ziegler-Nicholls calculation' တြက္ခၽက္ပံုကို၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။

(iii) - proportional band မွ၊ gain ကို၊ increase အေနနဲ႔ 'ၿမွင္႔တင္' လိုက္ၿပီး၊ process အား၊ 'မတည္ၿငိမ္' တဲ႔ instability point သို႔၊ ေရာက္ရိွသြားေစပါတယ္။ (iv) - အခၽိန္အတိုင္းအတာ time period (T n) ကို၊ measure အေနနဲ႔၊ တိုင္းတာမွတ္သားၿပီး၊ (P+I+D) controller မွာ၊ proportional band ရဲ႕၊ start point အၿဖစ္၊ set ၿပဳလုပ္ပါတယ္။

(v) - start point ရရိွလာတဲ႔အခါ၊ Fig. (40) မွာ၊ ေဖာ္ၿပထားတဲ႔၊ 'Ziegler-Nicholls calculation' အတိုင္း၊ တြက္ခၽက္ၿပီး၊ integral နဲ႔ derivation တို႔ကို၊ ထပ္မံ set ၿပဳလုပ္ၿခင္းၿဖင္႔၊ (P+I+D) controller setting ကို၊ commissioning အေနနဲ႔၊ ခၽိန္ညွိမွာၿဖစ္ပါတယ္။ Fig. 4 မွာ Effect of changing PID settings ဆိုၿပီး၊ Ziegler-Nicholls method အတြက္၊ ကိုးကားရမယ္႔၊ process ရဲ႕၊ stability နဲ႔၊ response အေၿခအေနေတြကို၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။ အကယ္၍ process မွာ၊ stability နဲ႔ response ကို၊ increase အေနနဲ႔ 'တိုးၿမွင္႔' ရန္၊ လိုအပ္ေနတဲ႔အခါ၊ Fig. (41) မွာ၊ ေဖာ္ၿပထားတဲ႔ 'Effect of changing PID settings' ဇယားကြက္အတိုင္း၊ ထပ္မံ ခၽိန္ညွိႀကပါတယ္။

 Fig. (41) - Effect of changing PID settings

'Bumpless transfer' -  controllers ေတြရဲ႕၊ technical specifications ကို၊ ဖတ္ႀကည္႔တဲ႔အခါ၊ တခါတရံ bumpless transfer ဆိုတဲ႔၊ အသံုးအနံွဳး usage တခု၊ ေတြ႔ရတတ္ပါတယ္။ controllers ေတြမွာ 'Manual' - 'Auto' switch ပါရိွၿပီ control situations အေၿခအေနအရ၊ လိုအပ္တဲ႔အခါမွာ၊ manual control အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳနိဳင္ေစရန္၊ manual switch တတ္ဆင္ထားၿခင္း၊ ၿဖစ္ကာ၊ bumpless transfer ရယ္လို႔၊ သံုးနံွဳးႀကပါတယ္။

process ကို၊ မရပ္တန္႔ပဲ၊ manual control သို႔၊ ေၿပာင္းလဲလိုက္တဲ႔အခါ၊ automatic control loop မွာ၊ interruption ဆိုတဲ႔ အေနွာက္အယွက္ေတြ၊ ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။ အလားတူ manual control မွ၊ auto control သို႔၊ ေၿပာင္းလဲလိုက္တဲ႔အခါမွာလည္း၊ interruption ဆိုတဲ႔၊ အေနွာက္အယွက္ေတြ၊ တနည္းအားၿဖင္႔၊ control levels lost ေတြ၊ ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။ bumpless transfer ဟာ၊ auto-manual နဲ႔၊ manual-auto အေၿပာင္းအလဲမွာ၊ control situations တည္ၿငိမ္ေနေစရန္၊ ယာယီ ထိန္းသိမ္း ေပးထားနိဳင္ပါတယ္။

'Self-tuning controllers' - microprocessors ေတြ၊ ထည္႔သြင္း တတ္ဆင္ထားတဲ႔၊ (P+I+D) controllers ေတြကို၊ Self-tuning controllers ေတြလို႔ ေခါါပါတယ္။ self-tuning controllers ေတြဟာ၊ commissioning အေနနဲ႔ ခၽိန္ညွိေပးရန္ 'မလိုအပ္' တဲ႔၊controller အမၽိဳးအစားၿဖစ္ၿပီး၊ on/off control အၿဖစ္ ေၿပာင္းလဲ အသံုးၿပဳနိဳင္တာကိုလည္း၊ ေတြ႔ရပါတယ္။