5. Подбор наиболее оптимального режима для поставленной задачи

Будем отталкиваться от поставленной задачи и начальных условий. Подача воздуха в управляющую систему осуществляется посредством 2-х быстродействующих дискретных распределителей. Фактически, так как управление осуществляется с помощью дискретных распределителей, то регулировать мощность выходных элементов не представляется возможным. Остается регулировать время открытия и время закрытия дискретных распределителей.

5.1 Применение п-регулятора в работе

Работа основана на дискретных распределителях, поэтому управлять плавно регулировать мощность исполнительных элементов не получится.

Так как у нас подача воздуха в систему осуществляется с помощью дискретных распределителей, то регулирование будет осуществляться при мощности либо 100%, либо 0% . Отталкиваясь от этого, изменение длительности импульса будет прямо пропорционально рассогласованию. Разность между уставкой и текущим положением будет преобразована и записана в таймер, в процессе работы которого будет включен необходимый распределитель. Соответственно чем больше разность, тем дольше по времени будет включен распределитель. В момент времени, когда ИО( каретка) попадает в нужную точку или же в необходимую зону, будет произведено выключение распределителей. Опишем процесс работы алгоритма в контроллере.

Загружается конечная координата в переменную SP (уставка), находящуюся по адресу MW30. ИДП считывает начальное положение каретки PV(present value) –, находящаяся по адресу IW30. Берется разность и, в зависимости от значения, выполняются включение распределителей в заданном алгоритме. В отличие от режима двухпозиционного регулятора, тут зона нечувствительности отсутствует или крайне мала, поэтому ей можно пренебречь.

При подходе к уставке, на определенном удалении, контроллер, подчиняюсь заданному условию, он начинает выдавать одиночные импульсы, разной длительности по закону: чем меньше осталось до точки назначения, тем меньше длительность импульса, что защищает систему от перерегулирования.

Рис 5.1 Циклограмма П-регулятора, воспроизведенного в работе

Используется таймер типа «задержка по включению». В первом таймере задается длительность импульса, в течение которого будет активно выходное устройство – один из распределителей, в зависимости начальных условий. Дальше происходит сравнение между уставкой и текущим измерением, если они не совпадают, то происходит перезапуск таймера. Если же выполняется условие : уставка = текущее положение, то распределители переходят в исходное состояние, перекрывая тем самым доступ сжатого воздуха в систему. При воздействии внешних возмущений, которые выведут систему из состояния покоя, произойдет перезапуск таймера, и цикл будет повторяться, пока заданное условие не будет выполнено.

5.2 Применение пд-регулятора в работе

Дифференциальная составляющая оценивает скорость изменения отклонения системы. Она еще называется дифференцированием разности. Если скорость изменения отклонения увеличивается быстро, управляющее воздействие будет большим. В данном случае будет увеличено время открытия соответствующего распределителя. Величина управляющего воздействия должна присутствовать только тогда, когда имеет место быть отклонение во времени.

Запишем значение дифференциальной составляющей регулирующего воздействия в дискретный момент времени N:

(5.2.1)

• К_р – коэффициент усиления

• SP_N - заданное значение в дискретный момент времени N

• PV_N – значение переменной процесса в данный момент времени

• SP_N-1 – заданное значение в момент времени N-1

• PV_N-1 – значение переменной процесса в момент времени N-1

• T_S – интервал сбора данных в контуре регулирования. То есть это период времени, в течении которого регулятор вычисляет новое значение регулирующего воздействия

• T_D – постоянная времени диф. звена

Дифференциальная составляющая D_MV пропорциональна изменению ошибки регулирования. Чтобы при изменениях заданного значения избежать скачков в регулирующем воздействии из-за влияния производной, в уравнении принимается, что заданное значение является константой . Поэтому вычисляется изменение переменной процесса, а не ошибки регулирования. Для вычисления следующего значения дифференциальной составляющей должно запоминаться фактическое значение, а не ошибка регулирования.

Если принять во внимание, что заданное значение остается постоянным на протяжении всего времени регулирования, то получается, что:

(5.2.2)

- значение дифференциальной составляющей регулирующего воздействия в дискретный момент времени N.

Отсюда ПД-закон управления получается:

PD = K_p(+(5.2.3)