Алгоритм автонастройки ПИД – регулятора основанный на методе Циглера - Николса

Аңдатпа

 

Дипломдық жўмыста Циглер-Николс әдісінің негізінде ПИД - реттеушіні автоматты  түрде күйге клтіретін алгоритм жасалған. Оның (алгоритм) негізінде  ПИД - реттеушіні қол және автоматты түрде күйге келтіруді зерттеу үшін бағдарламалы қамтамасыз ету жасалған. Эмпирикалық жолмен екі формула шығарылған.

Бұл жұмыс ИК кафедраның оқу процессіне еңгізілді. Техника-экономикалық көрсеткіштері  және өміртіршілік қауіпсіздік мәселелері бойынша бірқатар есептердің шешімі келтірілген.

 

Аннотация

 

В дипломной работе разработан алгоритм автонастройки ПИД – регулятора основанный на методе Циглера - Николса. На его (алгоритм) основе разработано программное обеспечение для исследования ручной и автоматической настройки ПИД – регулятора. Эмпирическим путем выведены две формулы.

Данная работа внедрена в учебный процесс кафедры  ИК. Проведен расчет технико-экономических показателей и решен ряд вопросов по безопасности жизнедеятельности.

 

Содержание

Введение 9

Глава 1 Обзор методов и средств для  разработки алгоритма автонастройки  параметров регулятора 10

1.1 Анализ методов настройки ПИД  – регулятора 10

1.1.1 Метод  масштабирования 10

1.1.2 Метод Циглера-Николса 11

1.1.3 Метод  CHR 13

1.2 Обзор средств для программной   реализации алгоритма автонастройки 14

1.3 Обзор библиотеки стандартных  функций СПЛК Simatic S7 17

1.4 Постановка задачи 19

Глава 2 Разработка программного обеспечения  для исследования ручной и автоматической настройки ПИД — регулятора 22

2.1 Выбор и обоснование метода  настройки регулятора 22

2.2 Выбор и обоснование математических  моделей объектов 22

2.3 Разработка алгоритма автоматической  настройки регулятора 27

2.3.1 Определение  значения К_КР 27

2.3.2 Определение  значения Т_КР 30

2.3.3 Определение оптимальных параметров ПИД – регулятора 31

2.4 Тестирование разработанного программного  обеспечения 33

Глава 3 Разработка методических указаний 40

3.1 Аспекты разработки лабораторной  работы 40

3.2 Разработка методических указаний  к лабораторной работы на тему: «Исследование режима автонастройки  типовых  объектов регулирования» 41

Глава 4 Безопасность жизнедеятельности 45

4.1 Анализ условий труда обслуживающего  персонала проектируемого программного  обеспечения 45

4.2 Эргономические требования к  рабочему месту 46

4.3 Расчет системы зануления 50

4.3.1 Выбор  аппарата защиты, сопротивления  и места сооружения повторных  заземлений 51

4.3.2 Расчетная  проверка зануления 51

Глава 5 Технико-экономическое обоснование 56

5.1 Описание работы и обоснование  необходимости 56

5.2 Финансовый план 57

5.2.1 Расчет  затрат на разработку 57

5.2.2 Расчет  фонда оплаты выполнения разработки  ПО 57

5.2.3 Расчёт  затрат по социальному налогу 58

5.2.4 Расчет  затрат на электроэнергию 59

5.2.5 Расчет  затрат на материалы 59

5.2.6 Расчет  стоимости по всем статьям  затрат 60

Заключение 61

Список  литературы 62

Приложение  А 63

Приложение  B 64

Приложение  С 65

 

 

 

Введение

Заставить автоматику работать с максимальной эффективностью - задача непростая  даже для специалистов. Причина в  том, что традиционные инженерные методики настройки регуляторов либо чрезмерно  трудоемки, либо не обладают необходимой  точностью. Как правило, их применение позволяет обеспечить устойчивость САР (т.е. работоспособность системы), но не гарантирует ее качественной работы. Задачу определения рациональных настроек регуляторов дополнительно  усложняют различия в программной  реализации законов управления, наблюдаемые, у разных изготовителей регуляторов. В первую очередь это относится  к ПИД закону. В результате регуляторы от разных производителей при одинаковых настройках обеспечивают в одинаковых условиях различное качество работы САР. Принято считать, что наилучшим  решением проблемы является передача функций выбора параметров настройки  самим цифровым регуляторам. С этой целью для них разрабатываются  алгоритмы автонастройки. К сожалению, в силу сложности проблемы известные  алгоритмы "срабатывают" (т.е. завершаются  выдачей результата) на ограниченном классе объектов управления. Ещё более  узким оказывается круг объектов, на которых эти алгоритмы приводят к рациональному (качественному) результату. Как правило, полученные автонастройкой параметры регуляторов допускают  последующую оптимизацию с ощутимым повышением качества работы САР. Всё  сказанное свидетельствует о  том, что проблема определения рациональных настроек регуляторов в замкнутых  САР еще не нашла своего окончательного решения.

Несмотря на то, что техника регулирования накопила достаточное количество новых подходов и методов, проектирование автоматических регуляторов и определение их параметров, удовлетворяющих конкретным требованиям к САР, нуждаются в дальнейшей серьезной проработке. Учитывая современный уровень техники и требования практики, основным направлением решения проблемы является коренное совершенствование методов расчета регуляторов, а также создание адаптивных систем регулирования.

Излагаемый в данной работе метод  автонастройки ПИД - регулятора можно рассматривать как ещё один подход к решению названной проблемы.

 

 

Глава 1 Обзор методов и  средств для разработки алгоритма  автонастройки параметров регулятора

1.1 Анализ методов настройки ПИД – регулятора

 

В настоящее  время еще отсутствует единый метод расчета параметров регулятора для оптимизированного контура  регулирования. Предложен ряд подходов, многие из которых требуют наличия  математической модели реального объекта. Наиболее известными методами настройки  автоматических регуляторов являются следующие:

 

— метод  Циглера-Николса (Ziegler-Nichols);

— метод  Чина (Chien)-Хронеса (Hrones)-Pecвикa (Reswick);

— метод масштабирования и др.

1.1.1 Метод  масштабирования

 

Основная идея метода состоит в том, чтобы при определении параметров настройки регулятора в замкнутой САР с конкретным (действительным) объектом управления, использовать сведения о раннее выполненной качественной настройке такого же регулятора, но в другой САР, с другим объектом управления. Последнюю САР условимся называть эталонной. Она аккумулирует в себе раннее накопленный опыт настройки регуляторов. Наладчику известны все сведения об объекте управления в эталонной САР (об эталонном объекте) и о параметрах настройки регулятора (эталонных параметрах). Предполагается, что эти настройки обеспечивают наиболее предпочтительный, по мнению наладчика, характер переходных процессов в эталонной САР. Это существенный момент, поскольку ММ ориентирован на получение в настраиваемой и эталонной САР подобных по характеру динамических процессов управления[1].

Обязательными исходными данными  для всех известных методов определения  настроек регуляторов являются сведения о реакции объекта управления на управляющее воздействие. Отличительная особенность ММ состоит в расширении используемых исходных данных. Наряду с обязательными (традиционными) сведениями об объекте управления они включают также информацию об эталонной системе.

Алгоритм реализации ММ сводится к следующим трем действиям:

1. Аппроксимации эталонного и действительного объектов управления математической моделью определенного вида (о выборе модели будет сказано дальше).
2. Введению искусственной системы координат  и определению масштабных коэффициентов Мх и Мt , связывающих между собой координаты реальной (x, t) и искусственной систем. Цель второго действия - привести запись математической модели действительного объекта управления в искусственной системе координат к виду математической модели эталонного объекта управления. Тогда и параметры настраиваемого регулятора в искусственной координатной системе должны будут совпадать с параметрами эталонного регулятора. 
    
3. Переводу настроек регулятора из искусственной системы координат в реальную с помощью раннее определенных масштабных коэффициентов Мх и Мt . Полученный результат явится искомым решением задачи определения параметров регулятора в настраиваемый САР.

 

Представленный алгоритм метода масштабирования  допускает различные варианты в  реализации, которые могут отличаться между собой не только трудоемкостью  расчетов, но и приводить к разным значениям настроек регуляторов.

1.1.2 Метод Циглера-Николса

 

27-летий J. G. Ziegler и 33-летний N. B. Nichols, проводившие испытания пневматических регуляторов в 1941 году в компании "Taylor Instruments" (г. Рочестер, штат Нью-Йорк) установили закономерность в переходных процессах. Она (закономерность) заключалась в том, что оптимальная зона пропорциональности П-регулятора, как правило, в два раза больше величины зоны пропорциональности, при которой в САР начинается автоколебательный процесс[2].

J. G. Ziegler и N. B. Nichols также определили  зависимость между периодом возникающих  автоколебаний и постоянными  времени интегрирования и дифференцирования.

Благодаря найденным соотношениям, появилась возможность быстро и  просто настраивать П-, ПИ- и ПИД-регуляторы, не прибегая к сложным математическим расчетам.

Ниже приводится последовательность испытания САР для определения  параметров настройки П-, ПИ- и ПИД-регуляторов  по методу Циглера (Зиглера) - Николса.

 

а)выставляем время интегрирования и дифференцирования на ноль;

б)выставляем широкую зону пропорциональности регулятора и наблюдаем как протекает переходный процесс в САР;

в)постепенно уменьшая зону пропорциональности регулятора выходим на значение Ккр, при котором начинается автоколебательный процесс с постоянной амплитудой (см. рисунок 1.1);

г)измеряем период колебаний Tкр;

д)пользуясь таблицей (см. таблицу 1.1) вычисляем значения параметров настройки регулятора;

ж)выставляем полученные значения для зоны пропорциональности, постоянной времени интегрирования и постоянной времени дифференцирования;

з)проверяем работу регулятора и при необходимости осуществляем подстройку параметров.

 

Таблица 1.1 – Оптимальные настройки П-, ПИ- регуляторов

Тип регулятора	Коэффициент передачи	Постоянная времени интегрирования	Постоянная времени дифференцирования
П	0,5Kкp	-	-
ПИ	0,45 Kкр	0,83Ткр	-
ПИД	0,6 Kкр	0,5 Tкр	0,125 Tкр

 

Рисунок 1.1-График регулируемой величины

в режиме автоколебаний

 

Согласно J. G. Ziegler и N. B. Nichols, оптимальная настройка регулятора достигнута, когда величина каждой следующей полуволны перерегулирования меньше предыдущей на три-четверти (см. рисунок 1.2).

Рисунок 1.2- График регулируемой величины

с оптимальной настройкой регулятора

1.1.3 Метод CHR 

 

При этом методе настройка параметров регулятора выполняется на базе переходной характеристики объекта регулирования. Выдается скачок регулирующей величины, равный 100%. С формы действительного  значения регулируемой величины считываются  времена Tu и Тg (см. рисунок 1.3). Ks является коэффициентом пропорционального воздействия объекта регулирования[3].

 

Рисунок 1.3- Форма регулируемой величины после скачка регулирующей величины

 

Порядок действий:

 

а)Переключить регулятор на ручной режим.

б)Вывести скачок регулирующей величины и записать с помощью записывающего устройства.

в)При критических характерах (например, в случае опасности перегрева) необходимо своевременно отключать (учитывать, что при термически инертных системах действительное значение регулируемой величины после отключения может повышаться).

 

В приводимой ниже таблице настроечные  значения для параметров регулятора указаны в зависимости от Ти, Тд и Ks для управляемости и поведения при возмущающем воздействии, а также для апериодического регулирования и регулирования с 20% перерегулирования. Они действительны для объектов регулирования с П-характеристикой, с запаздыванием и временем выдержки 1 -го порядка.

 

 

Таблица 1.2- Настройка параметров по Chien, Hrones и Reswick

 

Коэффициент пропорционального воздействия  Ks объекта регулирования можно рассчитать в соответствии с рисунком на предыдущей странице через нарастание касательной в точке перегиба, т. е. через ΔХ/Δt (ΔY: скачок регулирующей величины):

	(1.1)

 

1.2 Обзор средств для программной  реализации алгоритма автонастройки

 

STEP 7 – это базовый пакет программ[5], включающий в свой состав  весь  спектр инструментальных  средств,  необходимых для конфигурирования  аппаратуры  и промышленных  сетей,  настройки параметров,  программирования,  диагностики и обслуживания  систем  управления,  построенных на  основе  программируемых контроллеров SIMATIC S7-300/S7-400/C7/WinAC. Отличительной особенностью  пакета STEP 7  является  возможность разработки  комплексных проектов  автоматизации,  базирующихся на использовании множества программируемых контроллеров,  промышленных  компьютеров,  устройств и систем человеко-машинного интерфейса,  устройств распределенного ввода-вывода,  сетевых структур промышленной  связи. Ограничения на  разработку  таких проектов  накладываются только функциональными возможностями программаторов  или компьютеров.  При необходимости STEP 7  может дополняться инструментальными  средствами  проектирования,  значительно  упрощающими разработку сложных проектов.

STEP 7  содержит  полный  спектр  инструментальных  средств, необходимых для выполнения всех этапов разработки проекта, а также последующей эксплуатации системы управления:

—  SIMATIC Manager -  ядро  пакета STEP 7,  позволяющий выполнять управление всеми составными частями проекта, осуществлять быстрый поиск необходимых компонентов, производить запуск необходимых инструментальных средств.

—  Symbol Editor -  программа задания символьных  имен,  типов данных,  ввода комментариев  для глобальных  переменных. Символьные имена доступны во всех приложениях.

—  Hardware Configuration - для программного конфигурирования аппаратуры  системы автоматизации и настройки параметров всех  модулей.  Выполняется автоматическая  проверка  корректности всех вводимых данных. 

—  Communication - для задания управляемой по времени циклической передачи данных между компонентами автоматизации через MPI или для событийно управляемой передачи данных через MPI, PROFIBUS или Industrial Ethernet.

—  System diagnosis  - предоставляет пользователю обзор состояния контроллера.

—  Information functions -  для быстрого  обзора  данных CPU  и поведения написанной пользователем программы.

—  Документирование -  предоставляет пользователю  функции документирования всего проекта.

Редактор программ STEP7  позволяет выполнять разработку программ  на  языках  Statement List (STL – список  команд); Ladder Diagram (LAD – релейно-контактный план); Function Block Diagram (FBD – функциональный  план),  отвечающих  требованиям стандарта IEC 61131-3. Более того, для специальных задач могут использоваться  дополнительные  языки программирования  высокого уровня или технологически ориентированные языки.

SIMATIC WinCC – это  современная  система[6]  с удобным пользовательским  интерфейсом для создания  офисных и промышленных  приложений,  гарантирующая стабильную  и надежную работу и предоставляющая эффективные инструментальные средства для конфигурирования. Она подходит  как для простых,  так и для сложных задач, а также может служить платформой  для ИТ &  Бизнес  интеграции.  Благодаря всестороннему сервисному  обслуживанию  и поддержке Siemens WinCC  может использоваться  по всему миру. Этот  подход  позволил WinCC  стать  промышленным  стандартом,  лидером  на европейском рынке. WinCC –  это  всегда  выбор номер один, если вы хотите, чтобы завод или установка работали оптимально, то есть повысить эффективность и производительность.

SIMATIC WinCC - базовые функциональные  модули:

—  WinCC Explorer быстрый обзор всех данных проекта, глобальных установок, запуска редакторов и режима Run-time, конфигурация системы “клиент-сервер”, загрузка изменений проекта непосредственно в Runtime.

— Graphics Designer разработка мнемосхем с поддержкой централизованно изменяемых шаблонов дизайна, цветовой палитры, объектов пользователя. Динамизация осуществляется с помощью прямой привязки к тегам, динамических диалогов, визардов, скриптов на языках ANSI-C или VBS.

—  Alarm Logging сбор и архивация сообщений. Поддерживаются два метода генерации сообщений: периодический опрос тегов или прием пакетов ПЛК штамп времени ПЛК). Сообщения могут генерировать звуковые сигналы.

—  Tag Logging сбор, сжатие и архивирование тегов. База данных основана на MS SQL Server. Архивация производится циклически, или управляется событиями в системе. Может производиться архивация отдельных тегов или целиком блоков данных ПЛК.  Возможна конфигурация с центральным архивным сервером.

—  Report Designer генерация отчетов в свободно программируемом формате, управляемая событиями или по времени. Возможна генерация протоколов сообщений,  измеряемых величин и пользовательских отчетов. В отчет можно включать данные из CSV файлов и баз данных.

—  Global Script программирование действий, производимых с графическими

объектами, а также скриптов, выполняющихся  в фоновом режиме, на языках ANSI-C или Visual Basic Scripts. Можно подключать динамические библиотеки DLL (только в ANSI-С) и работать с  ActiveX объектами.

—  User Administrator управление пользователями и уровнями доступа в проекте.

Может интегрироваться в систему безопасности Windows при работе совместно с Simatic Logon. Поддерживается управление веб-пользователями для Web Navigator.

— Text Library и Text Distributor управление текстами и мультиязыковыми проектами. Поддерживается экспорт и импорт текстов из всех редакторов.

—  Menu & Toolbar редактор, позволяющий создавать пользовательские меню и панели инструментов для экранов и окон.

SIMATIC ProTool/Pro представляет собой мощный и легкий в использовании пакет визуализации [7] применяемый для отображения параметров технологического процесса и работающий под Windows 95/98, Windows 2000 и Windows NT 4.0. Современные концепции автоматизации предъявляют высокие требования к визуализации технологического процесса. В частности, автоматизированные системы управления технологическим процессом должны удовлетворять требованиям высокой производительности и простоты управления. При этом информацию о технологическом процессе необходимо представлять оператору быстро и четко, в легко понятной форме, например, в виде кривой тренда. Все более важной становится задача представления оператору технологического процесса таким

образом, чтобы облегчить ассоциацию графического изображения с реальным объектом. Кроме того, все более необходимой  становится архивация данных, например, с целью контроля качества. Это  приводит к необходимости архивирования  технологической информации даже на автоматизированных участках производства. SIMATIC ProTool/Pro удовлетворяет перечисленным  требованиям. SIMATIC ProTool/Pro был создан для визуализации функционирования механизмов и небольших установок. Высокопроизводительное ПО времени  исполнения обеспечивает надежное управление технологическим процессом за счет коротких времен отклика. Управление механизмами  одним нажатием кнопки и сбор достоверной  информации о них не представляет сложностей.

Преимущества системы WinCС над  системой ProTool/Pro велики: пользовательский интерфейс в ProTool/Pro примитивен по сравнению с WinCС, время обновления кадров сильно отстает от реального времени, что не наблюдается в WinCС.  Также минимальный цикл обновлений данных, получаемых с контролера, в WinCC равен 250 мс, в ProTool/Pro равен 1 с, что дает более грубый графики процессов.

1.3 Обзор библиотеки стандартных функций СПЛК Simatic S7

 

Для формулирования решения задачи автонастройки мы будем использовать языки программирования STEP 7[4].

Базовое программное обеспечение STEP 7 включает в свой состав стандартную  библиотеку Standard Library, которая содержит следующие библиотечные программы:

а) Организационные блоки (Organization Blocks);

б) Системные функциональные блоки (System Function Blocks);

в) Функциональные блоки IEC (IEC Function Blocks);

г) Блоки преобразования S5-S7 (S5-S7 Converting Blocks);

д) Блоки преобразования TI-S7 (TI-S7 Converting Blocks);

е) Блоки PID-управления (PID Control Blocks);

ж) Коммуникационные блоки (Communication Blocks).

Из указанных библиотечных программ вы можете копировать блоки и описания интерфейсов в собственные проекты.

 

Таблица 1.3-Блоки PID-управления

FB	Имя	Назначение
41	CONT_C	Непрерывное управление
42	CONT_S	Пошаговое управление
43	PULGEN	Генерирование импульса

 

В рамках данной работы нам достаточно провести обзор блока FB 41 "CONT_C" (регулятор  непрерывного  действия)   PID-управления.

FB 41 "CONT_C" используется  в программируемых логических  контроллерах  для управления техническими  процессами  с непрерывными  входными  и выходными переменными.  При назначении  параметров  Вы  можете  активировать  и деактивировать  отдельные функции ПИД–регулятора,  чтобы адаптировать его к процессу.

Этот  регулятор  можно  использовать  как  ПИД-регулятор  с  постоянными  уставками  или  в  многоконтурных  системах  регулирования  в  качестве каскадного  регулятора,  регулятора  состава  смеси  или  пропорционального  регулятора. Функции регулятора основаны на ПИД-алгоритме регулирования  дискретного  регулятора  с  аналоговым  сигналом,  дополненном,  в необходимых  случаях,  ступенью  формирования  импульсов  в  целях формирования  выходных  сигналов  с  широтно-импульсной  модуляцией  для двух-  или  трехпозиционного  регулирования  с  пропорциональными приводами.

Вычисление  значений  в  блоках  управления  будет  корректным  только  в случае,  когда  эти  блоки  будут  вызываться  с  регулярным  интервалом времени.  Поэтому  Вы  должны  вызывать  блоки  управления  в OB-блоках обработки  циклического прерывания (OB 30 … OB 38). Задайте  время цикла в параметре CYCLE.

Наряду с функциями в цепях  уставки и цепях переменной процесса, FB реализует  готовый  ПИД-регулятор  с  непрерывным  управлением  и  возможностью  ручного  воздействия  на  управляющий  сигналы. 

Ниже представлено подробное описание частных функций:

— Цепи уставки. Уставка вводится на входе SP_INT в формате с плавающей точкой.

— Цепи переменной процесса. Переменная процесса может вводиться в формате периферии или в формате с плавающей точкой. Функция CRP_IN преобразует периферийное значение PV_PER  в формат  с плавающей точкой  в диапазоне -100 .... +100 %  в соответствии со следующей формулой: Выход CPR_IN = PV_PER *100/27648. Функция PV_NORM нормирует выход CRP_IN в соответствии со следующей формулой: Выход PV_NORM = (выход CPR_IN) * PV_FAC + PV_OFF PV_FAC имеет значение по умолчанию, равное 1, а PV_OFF значение по умолчанию, равное 0.

— Сигнал ошибки. Разность  между  значением  уставки  и  значением  переменной  процесса называется  сигналом  ошибки (сигналом  рассогласования).  Для  подавления малых  незатухающих  колебаний  из-за  квантованности  регулирующего воздействия (например, в случае широтно-импульсной модуляции с помощью PULSEGEN)  к  сигналу  ошибки  применяется  амплитудный  фильтр (DEADBAND). Если DEADB_W = 0, то амплитудный фильтр выключен.

— ПИД-алгоритм. ПИД–алгоритм работает как алгоритм позиционирования. Пропорциональное, интегрирующая (INT) и дифференцирующая (DIF) составляющие воздействия включены  параллельно  и  могут  активироваться  и  деактивироваться  по отдельности. Это дает  возможность  конфигурировать   П-, ПИ-, ПД- и ПИД-регуляторы. Возможны также "чистые" И- и Д-регуляторы.

— Значение, вводимое вручную. Имеется  возможность  переключения  между  ручным  и  автоматическим режимом.  В  ручном  режиме  управляющее  воздействие  корректируется  в соответствии со значением, выбранным вручную. Интегратор (INT) внутренне устанавливается на LMN - LMN_P - DISV, а дифференцирующее устройство (DIF)  устанавливается  на 0,  и  производится  внутреннее  согласование.  Это значит,  что переключение  в автоматический режим не  вызывает внезапного изменения управляющего воздействия.

— Управляющее воздействие. Управляющая  величина  может  быть  ограничена  выбранным  значением  с помощью  функции LMNLIMIT.  Пересечение  входной  величиной  границ отображается сигнальными битами. 

Функция LMN_NORM нормирует выход функции LMNLIMIT в соответствии со следующей  формулой:

LMN = (выход LMNLIMIT) * LMN_FAC + LMN_OFF

LMN_FAC по умолчанию равно 1, а LMN_OFF по умолчанию равно 0. Управляющее   значение  доступно  также   в  периферийном формате. Функция  CRP_OUT преобразует  значение  с  плавающей  точкой LMN в периферийное  значение в соответствии со  следующей формулой:

LMN_PER = LMN *100/27648.

— Управление с использованием предыскажений. Возмущающее воздействие может быть подано на вход DISV.

— Инициализация. FB41 "CONT_C" имеет подпрограмму инициализации, которая прогоняется, когда установлен входной параметр COM_RST = TRUE. Во время инициализации интегратор устанавливается на значение инициализации I_ITVAL. Когда он вызывается в классе приоритета циклических прерываний, он продолжает функционировать, начиная с этого значения. Все остальные выходы устанавливаются на их значения по умолчанию.

— Информация об ошибках. Параметр вывода ошибок RET_VAL не используется.

В приложении А представлена блок-схема FB 41 "CONT_C".

1.4 Постановка задачи

 

Все виды автоматической настройки  используют три принципиально важных этапа: идентификация, расчёт параметров регулятора, настройка регулятора[8]. Часто конечный этап включает этап подстройки (заключительная оптимизация настройки). Оптимизация настройки необходима в связи с тем, что методы расчёта параметров регулятора по формулам не учитывают нелинейности объекта.

Структурная схема самонастраивающейся  системы приведена на  рисунке   1.4. Автонастройка практически не имеет никаких особенностей по сравнению с описанными раннее методами, за исключением того, что она выполняется в автоматическом режиме.

 

 

Рисунок 1.4- Общая структура системы

с автоматической настройкой

 

В данной работе описывается разработка алгоритма автонастройки регулятора основанная на математических моделях  объекта регулирования, т.е. мы пропускаем этап идентификации объекта, и работаем исключительно с моделью объекта. Так как необходимость идентификация при каждом изменении объекта несет характер адаптированной системы регулирования, что не входит в рамки данной работы.

Исходя из этого, структуру системы  с автоматической настройкой можно  представить виде схемы представленной на рисунке 1.5.

 

Рисунок 1.5 - Структура системы

с автоматической настройкой, основанная на модели объекта

 

Важно подчеркнуть, что несмотря на наличие автоматической подстройки, контроллер может не дать требуемого качества регулирования по причинам, не зависящим от качества заложенных в него алгоритмов. Например, объект управления может быть плохо спроектирован (зависимые контуры регулирования, большая задержка, высокий порядок  объекта); объект может