Cách thức Auto-tune hoạt động
UDFB bao gồm of 2 trình tự (giai đoạn): ‘Stabilization Sequence’ (trình tự ổn định) và ‘Auto Tune Sequence’. 

‘Stabilization Sequence’ giúp phát hiện ‘biến quá trình’ (process value) và bắt đầu ‘Auto Tune Sequence’. ‘Auto Tune Sequence’ sau đó giám sát biến quá trình (Process value), thay đổi đầu ra điều khiển, đo phản hồi của biến quá trình liên quan đến đầu ra điều khiển và tính toán một bộ ‘thông số độ lợi’ (gain parameter) thể hiện tốt nhất hệ thống. Tuy nhiên, ‘Auto Tune Sequence’ có thể không thành công nếu phản hồi không nằm trong mong đợi và điều này có thể cho thấy rằng các thông số điều chỉnh tự động được sử dụng không phù hợp.

Stabilization Sequence

Trình tự này phát hiện biến quá trình ổn định ở hằng số điều khiển đầu ra (constant control output)

Đầu ra điều khiển được xác định bởi tham số ‘Load’ và ổn định quá trình được xác định bởi các tham số Period’ và ‘PtP_Value’ trước khi bắt đầu điều chỉnh tự động.
Khi bắt đầu Auto-tune, quá trình stabilization bắt đầu, đầu ra điều khiển thay đổi từ ‘0’ thành ‘Load’ và biến quá trình cũng bắt đầu phản hồi với hệ thống.

‘Period’ (chu kỳ) xác định thời gian quét mà biến qui trình sẽ được ghi lại định kỳ và ‘PtP_Value’ xác định tốc độ thay đổi cho phép giữa giá trị quy trình trong chu kỳ hiện tại và trước đó.

Khi đầu ra điều khiển không đổi, tốc độ thay đổi giữa các chu kỳ sẽ nhỏ hơn trong một khoảng thời gian (Khoảng thời gian) và cuối cùng, khi nó phát hiện 3 giá trị quy trình liên tiếp trong tốc độ thay đổi cho phép (PtP_Value), ‘Auto Tune Sequence’ sẽ là khởi tạo.

Auto Tune Sequence

‘Auto Tune Sequence’ tạo ra một loạt các kết quả đầu ra điều khiển và đo lường phản ứng của giá trị quá trình do kết quả của các đầu ra điều khiển. Lúc đầu, một đầu ra điều khiển được tạo ra và trình tự giám sát sự thay đổi trong biến quá trình.

Khi giá trị quá trình đạt đến ‘first peak’, đầu ra điều khiển thay đổi trong khi trình tự tiếp tục theo dõi biến  quá trình.
Khi giá trị quá trình đạt đến ‘second peak’, bắt đầu tính toán và một tập hợp các tham số khuếch đại (gain parameters)  sẽ được tạo ra. Đầu ra điều khiển được xác định bởi tham số ‘Load’ và ‘Step’. Khi ‘Auto Tune Sequence’ được khởi tạo, đầu ra điều khiển đầu tiên có giá trị là ‘Load + Step’ và trình tự giám sát giá trị quá trình do thay đổi đầu tiên trong đầu ra điều khiển. Sau đó, trình tự sẽ chờ giá trị của quá trình đạt đến hoặc vượt quá ‘first peak’ được xác định bởi phương trình sau:

  DirectActing = FALSE: First peak = PV1 + (12 x ‘Deviation’)

  DirectActing = TRUE: First peak = PV1 – (12 x ‘Deviation’)
Trong đó:

PV1: Biến quá trình (process value) khi bắt đầu auto tune sequence.

Sau khi Biến quá trình (process value) đạt đến “đỉnh đầu tiên”, đầu ra điều khiển giảm xuống ‘Load – Step’. Trình tự
tiếp tục theo dõi giá trị quá trình do giảm xuống hoặc thấp hơn ‘second peak’ được xác định bởi phương trình sau:

DirectActing = FASLE: Second peak = PV1 + (3 x ‘Deviation’)

DirectAcitng = TRUE: Second peak = PV1 – (3 x ‘Deviation’)

PV1: Biến quá trình (process value) khi bắt đầu auto tune sequence.
Once the process value fell to or below the ‘second peak’, auto tune would be successful and a set of
gain will be generated to parameter ‘Out_Gain’.

Enhanced auto tune method through RA IPID Auto Tune UDFB

The original IPID auto tune sequence expects the system to respond to the appropriate ‘first’ and
‘second’ peak during auto tuning and if otherwise, auto tune would not work. If it is so and adjusting
auto tune parameter doesn’t work, it could indicate that the auto tune method may not be suitable for
the system and user may have to consider manual tuning or use a different auto tune mode offered by
this UDFB. This UDFB provides additional options to alter the way ‘Auto Tune Sequence’ is carried out
and thus able to tune a wider variety of system.
There are 3 auto tune mode altogether for selection. Mode ‘0’ uses the original auto tune method,
mode ‘1’ uses an altered auto tune method and mode ‘2’ uses a quick auto tune method.
Mode ‘1’
For system that can reach the first peak fairly quickly may have difficulty to reach second peak by the
time taken to achieve the first peak. When this happen, the auto tune sequence would abort the wait
for second peak and change control output to the value of ‘load’ to prepare for the next auto tune
attempt. The altered auto tune method simply increases the wait time for the second peak thus
preventing the control output to change during this time. The wait time will be twice as much as what it
should be and this wait gives the system more time to fall to or below the second peak.
Mode ‘2’
For system that cannot reach the second peak in mode ‘0’ and ‘1’ can attempt to tune with mode ‘2’.
The quick auto tune method equate the expected second peak value to the process value just before the
sequence prepare itself for the next auto tune cycle. This allows the auto tune sequence to gather the
full response of the ‘first peak’ and maximum response of the ‘second peak’ for calculation. The
generated gain parameters could be fine tune further manually.

How to use the RA_IPID_Auto_Tune UDFB?
This instruction can be used as a standalone auto tuning tool or it can be integrated into your existing
IPID loop. Users are required to connect a process input from the system to the UDFB and connect the
UDFB output to the actuator model of the system. This section shows how it is done.
Using the UDFB as a standalone tool
1. Connect the ‘MV’ of the UDFB to your actuator model.
a. Actuator model for a PWM output model: