ЖУРНАЛ «СТА» №4/2007

В ПИДрегуляторах различают шум со спектром в области низких частот, вызванный внешними воздействиями на объ- ект управления, и высокочастотный шум, связанный с элек- тромагнитными наводками, помехами по шинам питания и земли, с дискретизацией измеряемого сигнала и другими причинами [3, 4]. Низкочастотный шум моделируют как внешнее возмущение d ( s ), высокочастотный — как шумы из- мерений n ( s ). Интегральное насыщение В установившемся режиме работы и при малых возмуще- ниях большинство систем с ПИДрегуляторами являются линейными. Однако процесс выхода на режим практически всегда требует учёта нелинейности типа «ограничение». Эта нелинейность связана с естественными ограничениями на мощность, скорость, частоту вращения, угол поворота, пло- щадь поперечного сечения клапана, динамический диапазон и т.п. Контур регулирования в системе, находящейся в насы- щении (когда переменная достигла ограничения), оказыва- ется разомкнутым, поскольку при изменении переменной на входе звена с ограничением его выходная переменная ос- таётся без изменений. Наиболее типовым проявлением режима ограничения является так называемое «интегральное насыщение», кото- рое возникает в процессе выхода системы на режим в регу- ляторах с ненулевой постоянной интегрирования T i ≠ 0. Интегральное насыщение приводит к затягиванию пере- ходного процесса (рис. 2 и 3). Аналогичный эффект возни- кает вследствие ограничения пропорционального и инте- грального члена ПИДрегулятора (рис. 4 и 5). Однако часто под интегральным насыщением понимают совокупность эффектов, связанных с нелинейностью типа «ограниче- ние». Здесь и далее используются модели объектов управления первого (1) и второго порядка (2) где K p – коэффициент передачи в установившемся режиме; T , T 1 , T 2 — постоянные времени; L – транспортная задерж- ка. Суть проблемы интегрального насыщения состоит в том, что если сигнал на входе объекта управления u ( t ) вошёл в зо- ну насыщения (ограничения), а сигнал рассогласования r ( t ) – y ( t ) не равен нулю, интегратор продолжает интегриро- вать, то есть сигнал на его выходе растёт, но этот сигнал не участвует в процессе регулирования и не воздействует на объект вследствие эффекта насыщения. Система управления 87 СТА 4/2007 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА г л т р л ч ю т л т к т з н н м д с в м л н с к ч т н з н м н н м в к м м х м н т н л к т з ц е м р м г н л г м ч н м к ч т н д л р ю н м щ н с к ч т н м р н т г н с щ н т н в ш с ж м б т л м щ я ш с в т г л т р м л ю с н н м н к ц х д ж т ч с г б е л н н с п р н ч н л н н з н т с в н м р н ч н м н р т т щ н в р т п р н г ч н п н н м ч с п з т г л р в н т м х д щ с с н г р м н т л р н ч н з в с з н т с к м н н р м н д н р н ч н е х н р м н м н н б л п в я л н е ж м р н ч н л е с з в м т г н с щ н т н к е ц с х д т м ж г т р н л в с я н т р р в н т г н с щ н в д т г в н р н г ц с л г н ф н е с в р н ч н п ц н н г т н г н г л т р н к т т г н с щ н е н м ю в к н ф т з н л н н с п р н ч л п з ю с д л е т л н в г р г р к э ф ц е р д ч т н в ш с ж м с я н м н п н д б м т г н г с щ н с и л н д е т л н с щ н р н ч н н с г с в н в л т г т д ж е т р р н х д н с в е ц с г л р в н д с в е е с в ф т с щ н т м л н 1 2 ( ) , ( 1)( 1) p sL K W s e sT sT − = + + − = + ( ) ( 1) p sL K W s e sT В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У И Рис. 2. Реакция выходной переменной y ( t ) на скачок входного воздействия r ( t ) для ПИ регулятора при условии ограничения мощности на входе объекта u ( t ) и без ограничения (объект второго порядка, T 1 = 0,1 с, T 2 = 0,05 с, L = 0,02 с; параметры регулятора: K = 2, T i = 0,06 с, T d = 0) Рис. 3. Сигнал на входе объекта u ( t ) при условии ограничения мощности и без (объект второго порядка, T 1 = 0,1 с, T 2 = 0,05 с, L = 0,02 с; параметры регулятора: K = 2, T i = 0,06 с, T d = 0) Рис. 4. Реакция выходной переменной y ( t ) на скачок входного воздействия r ( t ) для ПИД регулятора при условии ограничения мощности на входе объекта u ( t ) и без ограничения (объект второго порядка, T 1 = 0,1 с, T 2 = 0,05 с, L = 0,02 с; параметры регулятора: K = 10, T i = 0,014 с, T d = 0,3 с) Рис. 5. Сигнал на входе объекта u ( t ) в контуре с ПИД регулятором при условии ограничения мощности и без (объект второго порядка, T 1 = 0,1 с, T 2 = 0,05 с, L = 0,02 с; параметры регулятора: K = 10, T i = 0,014 с, T d = 0,3 с) © 2007, CTA Тел.: (495) 234 0635 Факс: (495) 232 1653 http://www.cta.ru - ект второго , с; , , , 2 , с, , i , с, T d ) - ект второго , с; а а етр регулятора: i , 4 с, T d = 0,3 с) - , , с; а а етр регулятора: K = 10, , d , с)