3. Изменение условий самого процесса.

Пример 2. Паровой котёл.

Из-за внутренней нелинейности динамика котла существенно различна при малых и больших уровнях мощности, т.е. настройка параметров регулятора должна зависеть от уровня мощности, на которой в данный момент работает котёл. Рабочие параметры как функцию мощности можно ввести в виде таблицы. Это табличное управление коэффициентом усиления.

4.       Значительные временные задержки.

Запаздывание или зоны нечувствительности вызывают проблемы. Регулятор работает на основе устаревших данных и может выдавать ложные сигналы.

Запаздывание происходит там, где некоторые параметры нельзя измерить непосредственно. Регулятор с временными задержками должен «помнить» старые управляющие воздействия, т.е. «хранить» значения выходных управляющих сигналов и использовать их для последующих расчётов. Регуляторы спрособны компенсировать временные задержки. Они содержат модели управляемого процесса в той или иной форме и оценивают по специальным алгоритмам текущие значения тех переменных, которые нельзя измерить прямо без запаздывания.

 PID больше применяют при оптимизации управления температурой, давлением и т.д. Первая выгода от I-составляющей, что она уменьшает статическую ошибку, в то время как D помогает улучшить стабильность и и динамику Теория выбрана для только одного параметра: температуры, давления и положения. Большое различие между обычной системой с замкнутым контуром (ОС) и замкнутой системой положения  - это динамика или частотная характеристика. Невозможно для позиционирования  серво иметь 10 Гц или 0,1 Гц. Системы для температуры, давления обычно более медленные.

5. Внутренние взаимосвязи.

Учёт их добавляет сложность в модель процесса.

Пример 1. Регулирование температуры в комнатах здания. Если открывается окно в одной из комнат, то температура меняется не только локально, но и до некоторой степени и в соседних комнатах.

Пример 2. Производство и передача электроэнергии. Процессу присущи большинство из проблем 1 – 5. Система сложна: большое число составляющих, нелинейная динамика, должна работать в жёстких временных ограничениях, постоянные изменения внешней нагрузки и внешних условий, требует высокой управляемости и надёжности.

Резюме

Кроме устойчивости системы управления  анализируются с точки зрения качества регулирования. В общем случае качество регулирования представляет собой совокупность точности в установившемся режиме и качества переходных процессов.

Оценки качества могут быть прямыми и косвенными. В свою очередь прямые и косвенные могут быть статическими и динамическими. Динамические оценки характеризуют переходной процесс, а статические - установившийся режим.

Прямые оценки определяются непосредственно по переходной характеристике по каналу управления или возмущения (рис. 8.)

Рис. 8. Переходная характеристика.

Если переходная характеристика представляет собой затухающие колебания, то система считается устойчивой. При этом допускается не более 2-3 колебаний.

ЛЕКЦИЯ 11

1 Автоматическое управление с импульсными контроллерами: особенности двухпозиционных и трехпозиционных контроллеров

Дискретные контроллеры - контроллеры, которые имеют только два режима или положения: включено и выключено. Типичным примером дискретного контроллера дома - водонагреватель. Когда температура воды в резервуаре падает ниже заданного значения, горелка включится. Когда вода в баке достигает заданного значения, горелка выключается. Этот тип управления сохраняет переменную величину в непосредственной близости от уставки в так называемой мертвой зоне.

Автоматические регуляторы, у которых регулирующий орган может занимать ограниченное число определенных положений, называются позиционными. Они относятся к группе регу­ляторов дискретного действия. Чаще всего применяется двух- и трехпозиционные регуляторы. У двухпозиционных регуляторов, в зависимости от знака отклонения управляемой величины, регули­рующий орган либо полностью открыт  (приток вещества или энергии максимальный), либо полностью закрыт (приток равен нулю). У трехпозиционных регуляторов, кроме двух крайних, ре­гулирующий орган имеет еще одно (среднее) положение, что спо­собствует более плавному изменению управляемой величины и сокращению числа срабатываний регулирующего органа в еди­ницу времени. Релейные (позиционные) регуляторы выдают сигнал, который обеспечивает перемещение регулирующего органав одно из фиксированных положений (позиций). Их может быть два, три и более. По количеству позиций различают двух-, трех- и многопозиционные регуляторы.