Рекомендована літератури

1. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. –М. : Мир, 1978. – 834 с.

2. Артюшин Л.М. та ін. Теорія автоматичного керування. Навч. Посіб. – Львів: видавництво УАД, 2004. – 272 с.

3. Чаки Ф. Современная теория управления. – М.: Мир, 1975. – 424 с.

Лабораторна робота № 7

Налаштування параметрів ПІД-Регулятора

Мета роботи: Набути практичних навиків, необхідних для налаштування ПІД – регулятора, який працює за пропорційним, інтегральним, диференціюючим законом .

Короткі теоретичні відомості:

Пристрій, який змінює або стабілізує вихідну величину об’єкта регулювання (управління) за заданим законом управління називається регулятором. У автоматичних системах керування використовують пропорційні (П), інтеґрувальні (І), пропорційно-інтеґрувальні (ПІ), пропорційно-диференціюючі (ПД), пропорційно-інтеґрувально-диференціюючі (ПІД) регулятори. За способом дії відрізняють регулятори прямої і непрямої дії.

На практиці дані прості П, І, Д регулятори комбінуються в регулятори виду ПІ, ПД, ПІД :

Види безперервних регуляторів.

Залежно від вибраного вигляду регулятор може мати пропорційну характеристику (П), пропорційно-інтегральну характеристику (ПІ), пропорційно-диференціальну характеристику (ПД) або пропорційно-інтегральну характеристику з дією по похідній (ПІД-регулятор).

- ПІ-регулятор , пропорційно-інтегральний регулятор

(див. мал. а).

ПІ-регулятор є поєднання П- та І-регуляторів.

Передавальна функція ПІ-регулятора:W_рп(P)=K₁ + K₀/P.

- ПД-регулятор, пропорційно-диференціальний регулятор (див. мал. б)

ПД-регулятор є поєднання П- та Д-регуляторів.

Передатня функція ПД-регулятора: W_ПД(P)=K₁ + K₂*P.

-ПІД-регулятор , пропорційний-інтегральний-диференціальний регулятор (див.мал.в)

ПІД-регуляторє поєднання П-, І- і Д-регуляторів.

Передавальна функція ПІД-регулятора: W_ПІД(P)=K₁ + K₀/P + K₂*P.

Найчастіше використовується ПІД-регулятор, оскільки він поєднує в собі переваги всіх трьох типових регуляторів.

Реакція під-регулятора на одиничну ступінчасту дію:

Завдяки додатковому підключенню Д-складової ПІД-регулятор досягає поліпшення динамічної якості регулювання.

ПІД-регулятор. Реакція на одиничну ступінчасту дію.

Закон регулювання під-регулятора

Для найбільш відповідальних контурів регулювання можна рекомендувати використання ПІД-регулятора, що забезпечує найбільш високу швидкодію в системі.

Проте слід враховувати, що ця умова виконується тільки при його оптимальних налаштуваннях.

Із збільшенням запізнення в системі різко зростають від’ємні фазові зсуви, що знижує ефект дії диференціальної складової регулятора. Тому якість роботи ПІД-регулятора для систем з великим запізнення стає співмірною з якістю роботи ПІ-регулятора.

Окрім цього, наявність шумів в каналі вимірювання в системі з ПІД-регулятором приводить до значних випадкових коливань сигналу регулятора, що збільшує дисперсію помилки регулювання і зношення виконавчого механізму.

Таким чином, ПІД-регулятор слід вибирати для систем регулювання, з відносно малим рівнем шумів і запізнення в об'єкті управління. Прикладами таких систем є системи регулювання температури.

ПІД регулятори дозволяють для об'єктів постійного часу об’єкту малим транспортним запізнення  <0,2T забезпечити добру якість регулювання: неточність регулювання E< 1% (від заданої точки), достатньо малий час виходу на режим і невисоку чутливість до зовнішніх збурень. Іноді у деяких об’єктах регулювання з суттєвим транспортним запізненням, при  >0,2T ПІД регулятор має погану якістю регулювання. В цьому випадку добрі якісні показники забезпечують системи управління з моделлю об'єкту.

Слід мати на увазі, що при неточному встановленні коефіцієнтів налаштування ПІД регулятор може мати гірші показники, ніж двохпозиційний регулятор і навіть перейти в режим автоколивань.