Технически оптимальная настройка регуляторов

Для определения оптимальных параметров настройки регуляторов (параметрической оптимизации) АСР необходимо иметь сведения о статических и динамических характеристиках объекта регулирования и действующих возмущений. Наиболее достоверными являются экспериментально определенные статические характеристики.

Оптимальная настройка ПИД-регулятора позволяет максимально быстро и почти без перерегулирования вывести объект на уставку. Признак правильной настройки – плавный, без рывков, рост регулируемого параметра и наличие тормозящих импульсов при подходе к уставке как снизу, так и сверху.

Порядок определения оптимальной настройки ПИ-регулятора по графику временной характеристики за­мкнутой системы регулирования с помощью графиков заключается в следующем:

1. Система регулирования при произвольной настройке регулятора включается в работу. Убедившись, что она работает устойчиво, быстро изменяют задание регулятору на некоторую достаточно большую, но допустимую по условиям эксплуатации величину и регистрируют процесс изменения регулируемой величины во времени.

2. Из полученного графика изменения регулируемой величины, определяются степень затухания и период колебаний переходного процессаТ.

3. Вычислив величину отношения периода колебаний переходного процесса к установленному в регуляторе во время проведения эксперимента значению времени изодрома, находят величины поправочных множителей на величину коэффициента пере­дачи регулятора и на величину его времени изодрома, т.е. определяют, во сколько раз следует изменить чи­словые значения параметров настройки регулятора, чтобы настройка оказалась близкой к оптималь­ной.

4. Установив найденные параметры настройки в ре­гуляторе, опыт повторяют и производят повторный рас­чет, аналогичный изложенному выше. Если окажется, что числовые значения поправочных коэффициентов близки к единице (находятся в пределах 0,95–1,05), можно считать, что настройка окончена. В противном случае необходимо произвести повторную перена­стройку.

В практике наладочных работ используют приближенные формулы для определения оптимальных параметров настройки регуляторов для объектов, описываемых нижеприведенными выражениями при различных критериях оптимальности.

1. Всесоюзным теплотехническим институтом имени Ф.Э. Дзер­жинского (ВТИ) рекомендуются для степени затухания за период  = 0,75 и интегральной квадратичной оценки, близкой к минимуму при _об/Т_а.

2. Имеются номограммы для подобных объектов, чтобы в зависимости от параметров объекта и заданного затухания определить K_р, Т_из (метод Ротача).

3. Существует метод компенсации большой постоянной времени объекта (Т_из = Т_об) при коэффициенте демпфирования  = 707 (модульный оптимум).

4. Аналитический расчет границы устойчивости и параметров регулятора при заданной степени колебательности по расширенным частотным характери­стикам (метод Стефани) также применяется при наличии ЭВМ и соответствую­щих методик расчета. Все методики дают близкие результаты расчета параметров регулятора и, соответственно, близкие переходные процессы.

5. На практике расчеты регуляторов заканчиваются наладочными работами, когда используются экспериментальные методы параметрической оптимизации.

Алгоритмы реализации МП-ых регуляторов

• Алгоритмы аналогового регулирования

ПИД : стандартный, с нуль-органом, с дифференцированием, с автоподстройкой.

ПИ : стандартный, с нуль-органом, с автоподстройкой.

• Алгоритмы импульсного регулирования

ПИD : стандартный, с нуль-органом, с дифференцированием, с автоподстройкой, с полной автоподстройкой .

ПИ : стандартный, с нуль-органом, с автоподстройкой, с полной автоподстройкой.

• Динамические алгоритмы

Дифференцирование, динамическое преобразование, интегрирование, слежение, программный задатчик, заказывание, скользящее среднее, дискретное среднее.

• Алгоритмы мат-операций

Суммирование, суммирование с A/D преобразованием, умножение, деление, корень квадратный.

• Алгоритмы нелинейных операций и переключения

Кусочно-линейная функция, селектирование, селектирование рассогласования, переключение, переключение с логикой, избирательное отключение, нуль-орган, дискретный задатчик, выделение экстремума, широтно-импульсный модулятор.

• Логические алгоритмы

Универсальная логика (и, или, триггеры, таймеры, счётчики и т.д.), булева логика (и, или), два из трёх, среднее из трёх.

Вопрос № 28. Проблемная ориентация систем автоматизации для комплексного управления предприятием.

В настоящее время распределённые системы автоматизации всё чаще используются для интегрированного управления на различных уровнях (от отдельного устройства до предприятия в целом). Очень актуальной становится интеграция АСУП и АСУ ТП. Для достижения этого приходится объединять в одну распределённую систему самое разнообразное оборудование и программное обеспечение.

Задача построения системы оказывается бессмысленной, если компоненты этой системы не будут тесно взаимодействовать между собой. Организация такого взаимодействия обычно не вызывает проблем, если интегрируются компоненты одного производителя. Но спектр компонентов, необходимых для создания сложной системы, слишком широк для одного производителя. Поэтому приходится объединять компоненты разных производителей, использующие разные средства организации взаимодействия.

В отсутствие единого стандарта взаимодействия производители вынуждены поставлять вместе со своими продуктами большой набор разнообразных конвертеров, драйверов и т.д. С развитием рынка и увеличением числа участников таких конвертеров становится всё больше и больше, что затрудняет продвижение новых продуктов и очень мешает как производителям, так и тем, кто конструирует распределённую систему.

На сегодняшний день, офисные компьютеры имеют мощные графические подсистемы и процессоры с высоким быстродействием. Эту развитость аппаратуры офисных компьютеров можно использовать в области управления технологическими процессами, например, при построении систем администрирования и сбора информации, так называемых SCADA [Supervisory Control And Data Acquisition] – диспетчерское управление и сбор данных. SCADA системы – название класса систем для комплексной автоматизации промышленного производства. Данные системы используются в области управления технологическими процессами и выполняют следующие функции:

• Прием информации о контролируемых технологических параметрах от контроллеров нижних уровней и датчиков.

• Сохранение принятой информации в архивах.

• Вторичная обработка принятой информации.

• Графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме.

• Прием команд оператора и передача их в адрес контроллеров нижних уровней и исполнительных механизмов.

• Регистрация событий, связанных с контролируемым технологическим процессом и действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы.

• Оповещение эксплуатационного и обслуживающего персонала об обнаруженных аварийных событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и функционированием программно-аппаратных средств систем управления технологическим процессом с регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях.

• Формирование сводок и других отчетных документов на основе архивной информации.

• Обмен информацией с автоматизированной системой управления предприятием (или, как ее принято называть сейчас, комплексной информационной системой).