74.Блоки адаптивного регулювання тм
Адаптивное регулирование (APID)
Данный блок позволяет организовать регулирование по PID-закону с автоматическим вычислением настроек регулятора.
В инструментальной системе работа блока адаптивного регулирования поддерживается только в отладчике программ. Для использования этого алгоритма в реальном времени требуется Adaptive Control МРВ, Adaptive Control Double Force МРВ или Adaptive Микро TRACE MODE с поддержкой данной функции.
Входы и выходы блока
Блок APID имеет семь функциональных входов и пять выходов. Входы имеют следующее назначение:
REG – вход управления, его значение определяет следующие режимы работы блока:
0 – регулирование с использованием настроек, поданных на входы KP, KI и KD;
1 – вычисление настроек регулятора;
2 – сброс всех результатов вычислений (значения настроек на выходах блока, критическая частота и амплитуда генератора);
3 – сброс критической частоты и амплитуды;
4 – установка режима нефорсированного управления, т.е. изменение задания не отрабатывается в пропорциональной и дифференциальной составляющих. В этом случае переходный процесс более затянут, но сокращается величина динамической погрешности. По умолчанию регулятор работает в этом режиме;
5 – установка режима форсированного управления, т.е. при смене задания произойдет скачок по управлению;
6 – непрерывное вычисление настроек регулятора с плавным переходом от старых значений к новым. В этом режиме определение текущих настроек и их введение в регулятор происходит автоматически. Значения настроек постоянно индицируются на выходах KP, KI, KD;
10 – регулирование с использованием вычисленных настроек, сформированных на выходах KP, KI и KD. Отрицательным значением (кратковременно) по входу REG может быть установлена добротность заграждающих фильтров в диапазоне 1-50 (по умолчанию 1). Чем выше уровень шума, тем большее значение добротности рекомендуется устанавливать. При этом увеличивается и время самонастройки регулятора;
ZDN – задание;
INP – регулируемый параметр;
KP – коэффициент при пропорциональной составляющей;
KD – коэффициент при дифференциальной составляющей;
KI – коэффициент при интегральной составляющей;
AMP – ограничения на амплитуды. Положительное значение – на амплитуду сигнала, добавляемого к выходу регулятора (по умолчанию 10, минимальная – 4); отрицательное – на колебания выхода объекта (по умолчанию 1, минимальная – 0.5). При старте МРВ значение этого входа должно быть положительным (т.е. вход должен задавать ограничение амплитуды на входе объекта).
На выходах данного блока формируются следующие величины:
Q – величина управляющего воздействия;
KP – коэффициент при пропорциональной составляющей;
KD – коэффициент при дифференциальной составляющей;
KI – коэффициент при интегральной составляющей;
STS – индикатор текущего состояния адаптации.
Величины, подаваемые на входы ZDN, INP и AMP, должны задаваться в процентах (в диапазоне от 0 до 100). Величина управляющего воздействия на выходе Q также формируется в диапазоне от 0 до 100.
Описание работы блока
Критерием вычисления настроек является минимизация среднеквадратичной ошибки регулирования. Для настройки регулятора на вход объекта подается пробный гармонический сигнал. При этом амплитуда колебаний регулируемого параметра удерживается в пределах от 0.3% до 1%. Получаемые настройки минимизируют колебания при переходных процессах.
Реализованный алгоритм является помехоустойчивым. Он работает даже в том случае, если дисперсия шума в несколько раз превышает амплитуду пробных колебаний выходного сигнала. При настройке он исключает появление неустойчивых режимов.
Быстродействие процесса самонастройки алгоритма управления зависит от уровня шумов и неслучайных возмущений, действующих на объект управления.
Если вход REG равен 0 или 10, блок реализует функцию PID-регулятора. В первом случае используются настройки на входах KP, KD и KI, а во втором – на выходах с теми же именами (значения, полученные при адаптации).
Для перехода в режим автонастройки (одноразовое определение оптимальных настроек регулятора) следует установить в 1 значение входа REG. Для перехода в режим непрерывной адаптации (постоянное определение оптимальных настроек регулятора) нужно на вход REG подать значение 6. В обоих случаях регулятор не отключается и процесс управления объектом осуществляется параллельно с процессом настройки регулятора.
Индикатором хода настройки регулятора является величина выхода STS. Он может принимать следующие значения:
0 – настройка завершена (или не запускалась);
1 – настройка регулятора завершена успешно. Получены значения оптимальных настроек;
2…100 – поиск оптимальных настроек. Значение выхода уменьшается от 100 до 1 и показывает близость к завершению работы алгоритма;
101 – невозможно провести адаптацию. Слишком много воздействий на систему или уровень шумов сравним с амплитудой гармоники на выходном сигнале объекта. Следует уменьшить внешние воздействия или попробовать увеличить уровень максимально возможной амплитуды колебаний на выходе объекта;
102 – невозможно провести адаптацию. Не удается достигнуть необходимой амплитуды сигнала на выходе (от 0,3 до 1 максимальной). Следует увеличить амплитуду входа или уменьшить амплитуду выхода;
103 – невозможно провести адаптацию. Границы диапазона изменения управляющего сигнала не дают увеличить амплитуду сигнала на входе объекта. Следует либо изменить амплитуды, либо сместить уровень управляющего воздействия;
104 – невозможно провести адаптацию. Границы диапазона изменения регулируемого параметра не дают увеличить амплитуду сигнала на выходе объекта. Следует повысить ограничение на входную амплитуду или сместить входной сигнал с границ диапазона регулирования;
105 – невозможно провести адаптацию. Следует увеличить частоту пересчета программы.
В случае нормального завершения адаптации (значение 1 на выходе STS) на выходах KP, KD и KI формируются новые значения соответствующих настроек для регулятора. Для их использования надо присвоить входу REG значение
Блок адаптивного регулирования (APDD)
Данный блок позволяет организовать регулирование по PDD-закону с автоматическим вычислением настроек регулятора.
В инструментальной системе работа блока адаптивного регулирования поддерживается только в отладчике программ. Для использования этого алгоритма в реальном времени требуется Adaptive Control МРВ, Adaptive Control Double Force МРВ или Adaptive Микро TRACE MODE с поддержкой данной функции.
Входы и выходы блока
Блок APDD имеет 7 функциональных входов и 5 выходов. Его входы имеют следующее назначение:
REG – вход управления. Значение этого входа определяет следующие режимы работы блока:
0 – регулирование с использованием настроек, поданных на входы KP, KD и KDD;
1 – вычисление настроек регулятора;
2 – сброс всех результатов вычислений (значения настроек на выходах блока, критическая частота и амплитуда генератора);
3 – сброс критической частоты и амплитуды;
6 – непрерывное вычисление настроек регулятора с плавным переходом от старых значений к новым. В этом режиме определение текущих настроек и их введение в регулятор происходит автоматически. Значения настроек постоянно индицируются на выходах KP, KD, KDD;
10 – регулирование с использованием вычисленных настроек, сформированных на выходах KP, KD и KDD;
ZDN – задание регулятору;
INP – регулируемый параметр;
KP – коэффициент при пропорциональной составляющей;
KD – коэффициент при первой производной PDD-закона;
KDD – коэффициент при второй производной PDD-закона;
AMP – ограничения на амплитуды. Положительное значение – на амплитуду сигнала, добавляемого к выходу регулятора (по умолчанию 10, минимальная – 4), а отрицательное – на колебания выхода объекта (по умолчанию 1, минимальная – 0.5). При старте МРВ значение этого входа должно быть положительным (т.е. вход должен задавать ограничение амплитуды на входе объекта).
На выходах данного блока формируются следующие величины:
Q – величина управляющего воздействия;
KP – коэффициент при пропорциональной составляющей;
KD – коэффициент при первой производной;
KDD – коэффициент при второй производной;
STS – индикатор текущего состояния адаптации.
75.Блок ідентифікації об’єкта в ТМ Идентификация объекта (IDNT)
Этот блок по кривой отклика на прямоугольный импульс рассчитывает параметры модели инерционного звена первого порядка с запаздыванием.
Этот блок работает в отладчике программ инструментальной системы, а также под управлением Adaptive Control МРВ, Adaptive Control Double Force МРВ и Adaptive Микро TRACE MODE в реальном времени.
Входы данного блока используются для следующих целей:
REG – управление идентификацией:
1 – начать идентификацию;
0 – остановить идентификацию;
AMP – задание амплитуды пробного импульса;
MAX – задание условия снятия пробного импульса. Когда абсолютная величина разности текущего и начального значений выхода объекта превышает значение MAX, пробный импульс снимается;
INP – на этот вход подается сигнал с выхода анализируемого объекта.
Выходы используются следующим образом:
Q – с этого выхода пробный импульс подается на вход объекта;
Km – вычисленный коэффициент усиления модели объекта;
Tm – вычисленная постоянная времени модели объекта;
Нм – вычисленное время запаздывания модели объекта;
Kt – вычисленный коэффициент прореживания. Указывает модальному регулятору, насколько реже следует формировать управляющее воздействие по сравнению с циклом опроса;
STS – текущее состояние:
101 – недостаточно информации для идентификации;
102 – слишком большое несоответствие структуры модели и объекта управления;
103 – настройка не завершена. Сброс импульса произведен по длительности. Следует увеличить период канала и повторить процесс идентификации;
2-100 – идентификация;
1 – идентификация завершена успешно;
0 – нет задания на идентификацию.
Коэффициенты модели объекта Тm и Hm вычисляются в тактах пересчета. Для приведения их к реальной временной шкале надо использовать период вызова программы. Это значение можно получить с помощью блока TSTEP.
Пример
В данном примере блок IDNT определяет параметры объекта (объект моделируется с помощью блока OBJ), для которого заданы следующие характеристики: коэффициент усиления (K) – 30, постоянная времени (T) – 12 тактов пересчета, время запаздывания (N) – 3 такта, помехи отсутствуют (SNS=0).
Для запуска процесса идентификации нужно подать 1 на вход REG блока IDNT. На рисунке показан отклик объекта (кривая 2) на пробный импульс (кривая 1). Длительность такта пересчета – 1 с.
По окончании идентификации (STS=1) вычисленные характеристики объекта выводятся на соответствующие выходы блока IDNT: Km=28.1052; Tm=10.4221; Hm=3.88049; Kt=1.
76. Блоки настроювання коефіцієнтів ПІД-регуляторів в ТМ те шо і 7