Экспериментальные методы настройки регулятора - Автоматические регуляторы
Для значительного числа промышленных объектов управления отсутствуют достаточно точные математические модели, описывающие их статические и динамические характеристики. В то ж время проведение экспериментов по снятию этих характеристик весьма дорого и трудоемко.
Экспериментальный метод настройки регуляторов не требуют знания математической модели объекта. Однако предполагается, что система смонтирована и может быть запущена в работу, а также существует возможность изменения настроек регулятора. Таким образом, можно проводить некоторые эксперименты по анализу влияния изменения настроек на динамику системы. В конечном итоге гарантируется получение хороших настроек для данной системы регулирования.
Существуют два метода настройки -- метод незатухающих колебаний и метод затухающих колебаний.
Метод незатухающих колебаний
В работающей системе выключаются интегральная и дифференциальная составляющие регулятора (T I =,T D =0), то есть система переводится в закон регулирования П.
Путем последовательного увеличения K P с одновременной подачей небольшого скачкообразного сигнала задания добиваются возникновения в системе незатухающих колебаний с периодом T Kp . Это соответствует выведению системы на границу колебательной устойчивости. При возникновении данного режима работы фиксируются значения критического коэффициента усиления регулятора K Kp и периода критических колебаний в системе T Kp . При появлении критических колебаний ни одна переменная системы не должна выходить на уровень ограничения.
По значениям T Kp и K Kp рассчитываются параметры настройки регулятора:
- - П-регулятор: K p =0,55 K Kp ; - ПИ-регулятор: K P =0,45 K Kp ; T I =T Kp /1,2; - ПИД-регулятор: K P =0,6 K Kp ; T I =T Kp /2; T D =T Kp /8.
Расчет настроек регулятора можно производить по критической частоте собственно объекта управления П . Учитывая, что собственная частота П ОУ совпадает с критической частотой колебаний замкнутой системы с П-регулятором, величины T Kp и K Kp могут быть определены по амплитуде и периоду критических колебаний собственно объекта управления.
При выведении замкнутой системы на границу колебательной устойчивости, амплитуда колебаний может превысить допустимое значение, что в свою очередь приведет к возникновению аварийной ситуации на объекте или к выпуску бракованной продукции. Поэтому не все системы управления промышленными объектами могут выводиться на критический режим работы.
Метод затухающих колебаний
Применение этого метода позволяет настраивать регуляторы без выведения системы на критические режимы работы. Так же, как и в предыдущем методе, для замкнутой системы с П-регулятором путем последовательного увеличения KP добиваются переходного процесса отработки прямоугольного импульса по сигналу задания или возмущения с декрементом затухания D=1/4. Далее определяется период этих колебаний T K и значения постоянных интегрирования и дифференцирования регуляторов T I ,T D .
- - Для ПИ-регулятора:T I =T K /6; - Для ПИД-регулятора:T i =T K /6;T D =T K /1,5.
После установки вычисленных значений T I и T D на регуляторе необходимо экспериментально уточнить величину K P для получения декремента затухания D=1/4. С этой целью производится дополнительная подстройка K P для выбранного закона регулирования, что обычно приводит к уменьшению K P на 20 -30%. Большинство промышленных систем регулирования считаются качественно настроенными, если их декремент затухания D равен 1/4 или 1/5.
Регулирование при наличии шумов
Наличие высокочастотных шумовых составляющих в измерительном сигнале приводит к случайным колебаниям исполнительного механизма системы, что увеличивает дисперсию ошибки регулирования и снижает точность регулирования. В некоторых случаях сильные шумовые составляющие могут привести систему к неустойчивому режиму работы (стохастическая неустойчивость).
В промышленных системах в измерительных цепях часто присутствуют шумы, связанные с частотой питающей сети. В связи с этим важной задачей является правильная фильтрация измерительного сигнала, а также выбор нужного алгоритма и параметров работы регулятора. Для этого используются фильтры низкой частоты высокого порядка (5 -7), имеющие большую крутизну спада. Их иногда встраивают в нормирующие преобразователи.
Таким образом, главной задачей регулятора является компенсация низкочастотных возмущений. При этом с целью получения минимальной дисперсии ошибки регулирования, высокочастотные помехи должны быть отфильтрованы. Однако, в общем случае, эта задача противоречивая, так как спектры возмущения и шума могут накладываться друг на друга. Это противоречие разрешается с помощью теории оптимального стохастического управления, которая позволяет добиться хорошего быстродействия в системе при минимально возможной дисперсии ошибки регулирования. Для уменьшения влияния помех в практических ситуациях применяются два способа, основанных на:
- - уменьшении коэффициента усиления регулятора K P , то есть, фактически, переход на интегральный закон регулирования, который малочувствителен к шумам; - фильтрации измеряемого сигнала.
Похожие статьи
-
Методы настройки двухсвязных систем регулирования - Автоматические регуляторы
Из общего числа систем регулирования около 15% составляют двухсвязные системы регулирования (рис.11). В таких системах даже при наличии устойчивой...
-
Выбор типа регулятора - Автоматические регуляторы
Задача проектировщика состоит в выборе такого типа регулятора, который при минимальной стоимости и максимальной надежности обеспечивал бы заданное...
-
Для исследования точности рассмотрим реакцию системы на типовое воздействие вида "Ступенька". Данное воздействие является одним из наиболее сложных для...
-
Основные показатели качества регулирования - Автоматические регуляторы
К автоматическим системам регулирования предъявляются требования не только по устойчивости процессов регулирования во всем диапазоне нагрузок на объект,...
-
Исследование одноконтурной САР на основе практических методик ее настройки Цель работы: освоение практических методик идентификации объектов управления и...
-
Дифференциальные регуляторы - Автоматические регуляторы
Дифференциальные регуляторы бывают двух видов ПД-пропорционально-дифференциальные и ПИД-пропорционально-интегрально-дифференциальные. Такие регуляторы...
-
Введение - Цифровая система автоматического регулирования температуры воды в баке
Проблема автоматизации в различных отраслях народного хозяйства является в настоящее время одной из ключевых и ее решение относится к одному из...
-
Важнейшим с точки зрения теории управления свойством является самовыравнивание объекта. Если объект управления не обладает самовыравниванием, перед...
-
При создании и эксплуатации автоматических систем необхо-димо стремиться обеспечить заданную, а иногда и максимальную надежность системы при...
-
Выбор канала регулирования - Автоматические регуляторы
Одним и тем же выходным параметром объекта можно управлять по разным входным каналам. При выборе нужного канала управления исходят из следующих...
-
Оценим склонность к колебаниям и быстродействие системы по виду кривой переходного процесса в при типовом единичном ступенчатом воздействии. В этом...
-
Пропорционально-интегральные регуляторы - Автоматические регуляторы
Сравнение П-регуляторов и И-регуляторов показывает, что первые обладает преимуществом по динамическим свойствам и обеспечивают лучший переходный процесс...
-
Интегральный регуляторы - Автоматические регуляторы
Автоматические регуляторы, у которых одному и тому же значению регулируемой величины могут соответствовать различные положения регулирующего органа,...
-
Позиционные регуляторы - Автоматические регуляторы
Автоматические регуляторы (АР), у которых регулирующий орган может занимать ограниченное число определенных положений, называются Позиционным ....
-
Рассмотрим ЛАЧХ и ЛФЧХ системы (рисунок 18): Рисунок 21 - ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы по каналу управления Исследуемая система устойчива, если ее...
-
Нам дана кинематическая схема зубофрезерного станка, работающего по методу обката (деления) червячной фрезы. Рис. 1. Кинематическая схема зубофрезерного...
-
Пропорциональный регуляторы - Автоматические регуляторы
Автоматические регуляторы, у которых отключение регулируемой величины от заданного значения вызывает перемещение регулирующего органа на величину,...
-
Объекты, методы исследований Объектом исследования работы являются белые коренья, которые реализуются в городе Харькове: 1. Белые коренья, изготовитель...
-
В САР поддержание заданного значения регулируемого параметра или изменение его по определенному закону обеспечивается аппаратурными средствами, имеющие...
-
Данную систему управления можно отнести к: 1. дискретно-непрерывной 2. Динамической 4. Стационарной 5. одномерной 6. Стохастической Приведенная выше...
-
Метод акустической эмиссии - Диагностика газораспределительных трубопроводов
Метод акустической эмиссии относится к диагностике и направлен на выявление состояния предразрушения трубоопровода путем определения и анализа шумов,...
-
Система автоматического управления это - комплекс устройств, предназначенных для автоматического изменения одного или нескольких параметров объекта...
-
Частотный метод исследования динамических систем является одним из наиболее простых и научных методов, доступных для инженера. Это обусловлено, прежде...
-
Системы автоматического регулирования, контроля и управления
Функциональные схемы систем автоматического регулирования, контроля и управления Под управлением понимают такую организацию процесса, которая...
-
Принцип работы системы и функциональная схема САР В данной работе рассматривается система автоматического регулир Ования температуры воды в баке. Схема...
-
Зубофрезерный станок 5Д32 предназначен для фрезерования (нарезания) зубьев цилиндрических зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями методом обката...
-
Классификация регуляторов - Автоматические регуляторы
Автоматичекские регуляторы классифицируются по разным признакам. Например: - по виду регулируемого параметра: регуляторы давления, расход, уровня,...
-
Для обеспечения надежного выявления дефектов необходимо выполнение двух условий: 1. Сигнал от дефекта должен превосходить минимальный сигнал,...
-
Настройка модуля токового управления - Приводы
Функциональная схема модуля токового управления приведена на рисунке 15. Сигнал токового управления 4-20 мА проходит через нагрузочное сопротивление...
-
Сканирующее зондовая микроскопия и ее принцип работы В основе работы СЗМ лежат различные типы взаимодействия зонда с поверхностью образца. Характерное...
-
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ - Надежность систем автоматизации
Автоматические системы, а также их отдельные элементы при эксплуатации находятся под воздействием различных факто-ров, которые будем называть нагрузками....
-
Производственные помещения вычислительного центра характеризуются следующими факторами вредного воздействия на работающего: - Повышенным тепловыделением...
-
Изучение частотных характеристик типовых динамических звеньев систем автоматического управления
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТИПОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ САУ Передаточный автоматический система частотный Целью настоящей...
-
Подбор оборудования ГРП, Подбор регуляторов давления (РД) - Проектирование системы газоснабжения
Подбор регуляторов давления (РД) Основные технические характеристики, применяемые в регуляторах давления, приведены в [1, табл. 7.13]. Если справочные...
-
Фазовая частотная характеристика определяет запаздывание выходного сигнала по отношению к входному. Найти зависимость фазы от частоты входного...
-
Условие настройки. Цепь дифференциала, сообщающая рабочему столу дополнительное вращательное движение, идет от ходового винта до рабочего стола и...
-
В ходе данной работы необходимо установить свойства системы автоматического управления, определить ее временные и частотные характеристики, а также...
-
Условие настройки. Цепь обката (деления) связывает вращательные движения фрезы и рабочего стола и настраивается гитарой сменных зубчатых колес a-b, c-d....
-
В процессе выполнения курсовой работы был произведен анализ САР температуры сушильного шкафа. В терминах передаточных функций были описаны все...
-
Согласно (2.6) передаточная функция регулятора скорости имеет вид: ,(2.14) Где ; - коэффициент усиления регулятора скорости. (2.15) ЛАЧХ корректирующего...
Экспериментальные методы настройки регулятора - Автоматические регуляторы