ЖУРНАЛ «СТА» №4/2006

74 СТА 4/2006 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА туды. В общем случае перед подачей ступенчатого воздействия можно по- давать несколько импульсов разной амплитуды и длительности. Парамет- ры импульсов и ступенчатого воздей- ствия выбирают, решая численными методами задачу оптимизации по критерию минимизации погрешности отклонения отклика системы от тре- буемой формы. Для линейных систем параметры, полученные при оптими- зации, остаются без изменений для любых значений уставки, если ампли- туду прямоугольного импульса изме- нять пропорционально значению ус- тавки. Компенсация внешних возмущений с помощью прямой связи Если внешние возмущения, воздей- ствующие на объект управления, мож- но измерять до того, как они пройдут на выход системы y , то их влияние можно существенно ослабить с помо- щью прямой связи. Прямая связь по- зволяет скомпенсировать погрешность быстрее, чем обратная связь обнаружит ошибку как разность между управляе- мой величиной и управляющим воз- действием. Ранее мы предполагали, что внеш- ние возмущения приложены ко входу системы. Такое допущение было спра- ведливо при качественном анализе сте- пени подавления возмущений с помо- щью обратной связи. Однако для ком- пенсации возмущений необходимо идентифицировать передаточную функцию от точки приложения возму- щений к выходу системы P d ( s ). При этом объект управления приобретает второй вход (вход возмущений) и опи- сывается функцией с двумя аргумента- ми u ( s ) и d ( s ): (17) Одним из вариантов компенсации члена P d ( s ) d ( s ) является использова- ние принципа прямой связи (разомк- нутого управления), как показано на рис. 17. Здесь F d ( s ) – передаточная функция регулятора с прямой связью. Уравнение полученной системы можно записать непосредственно по рис. 17 с учётом (17): (18) Отсюда следует, что уменьшить влия- ние внешних возмущений можно дву- мя способами: увеличивая петлевое усиление контура с обратной связью PR или выбрав P d – PF d = 0, то есть (19) Обращение динамического операто- ра здесь сопряжено с проблемами, описанными в разделе «Нахождение обратной динамики объекта». В ряде практических случаев бывает достаточ- но считать, что оператор P –1 ( s ) = P d –1 (0) статический, и это существенно упрощает его нахождение. В частном случае, когда точка прило- жения возмущения совпадает со вхо- дом объекта (как на рис. 3), выражение (17) упрощается до y ( s ) = P ( s ) ( u ( s ) + d ( s )), и из (19) получим F d ( s ) = 1. Метод прямой связи позволяет скомпенсировать возмущение до того, как оно пройдёт через объект. Это су- щественно увеличивает общее быстро- действие системы и исключает её по- тенциальную неустойчивость. Примером применения описанного метода является компенсация влияния погодных условий на промышленную теплицу. Для компенсации влияния температуры наружного воздуха, ско- рости ветра, осадков необходимо уста- новить снаружи теплицы соответст- вующие датчики и выполнить иденти- фикацию передаточной функции от каждого датчика до точки измерения температуры внутри теплицы, затем найти обратный оператор (19) и вклю- чить его в структуру регулятора. Правильно настроенный контроллер с прямой и обратной связью позволяет ослабить влияние нагрузки на управ- ляемую переменную до 10 раз (www.protuner.com , Application manual). Недостатками метода являются не- возможность достаточно точной иден- тификации возмущения и точки его приложения к объекту, поскольку точ- ки распределены в пространстве, а так- же наличие проблемы, связанной с на- хождением обратного оператора (см. раздел «Нахождение обратной ди- намики объекта»). ● Окончание следует Л ИТЕРАТУРА 1. Ang K.H., Chong G., Li Y. PID control sys- tem analysis, design, and technology // IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2005. Vol. 13. No. 4. P. 559576. 2. Ziegler J.G., Nichols N.B. Optimum set- tings for automatic controllers // Trans. ASME. 1942. Vol. 64. P. 759768. 3. O’Dwyer A. PID compensation of time delayed processes 19982002: a survey // Proceedings of the American Control Conference, Denver, Colorado, 46 June 2003. P. 14941499. 4. Quevedo J., Escobet T. Digital control: past, present and future of PID control // Proceedings of the IFAC Workshop, Eds., Terrassa, Spain, 57 Apr. 2000. 5. A . stro .. m K.J., Ha .. gglund T. Advanced PID control. – ISA (The Instrumentation, System, and Automation Society) , 2006. — 460 p. 6. Li Y., Ang K.H, Chong G.C.Y. Patents, soft- ware, and hardware for PID control. An overview and analysis of the current art // IEEE Control Systems Magazine. Feb. 2006. P. 4154. 7. Денисенко В.В. Заземление в системах промышленной автоматизации // Со- временные технологии автоматизации. 2006. № 2. С. 9499. 8. Денисенко В.В., Халявко А.Н. Защита от помех датчиков и соединительных про- водов систем промышленной автомати- зации // Современные технологии авто- матизации. 2001. № 1. С. 6875. 9. Leva A., Cox C., Ruano A. Handson PID autotuning: a guide to better utilisation. — IFAC Professional Brief. — http://www .ifaccontrol.org. – 84 p. Автор — сотрудник НИЛ АП Телефон: (8634) 324-140 Факс: (8634) 324-139 E-mail: info@RLDA.ru д щ ч р д ч п ч т г д с в н в с к п с н п т д т н с р м п с п ч т г д в б р ю ш л н м т д м д ч т м з ц т р н м з ц г н с к н н к к т м м м н н т р м р л ч н т м ц т ю с м н н б ч н т к л п д м у н г п с м п ц н н ч н к п с ц н м щ н м щ м з л н м щ н д в щ е л н х т м н н щ с в н л б м л е п с р в г н с р р н н р ж к н жд л л ч н л щ с в е н п л г л м щ н л ж н д т м к п щ н л л в ч с в н л з н д л н м щ н м р н з н к с ц м щ н о х д м т ф ц р в р д т н ц к л ж н м н х д т м е л н о р т е в е с ц е м г м т н р а т п с ц н л е с п з в ц п м з з т г л н к з н р д т н ц г л т р м з н н л ч н т м н п с п с с в н с д д е ш н м щ н н с б м л ч в л в − = + + + . 1 1 d d P PF PR y d r PR PR = + ( ) ( ) ( ) ( ) ( ). d y s P s u s P s d s л н т р р н з р щ н н м ч с г р т п ж н б м м с н м д л х жд н р н н м к е т д т ч с ч е в е т т 1 –1 т ч с щ с в н р щ е х жд н с н ч г к л н м щ н п д е р щ е с л ч т м з з л е п с р в м щ н г р е с в н л ч в е щ с р с в т м к ч е ц а н у т ч в м р м н н с н г т д л е с п с ц н г н л в м л н пл ц п с ц н п р т р р н г д х с р к о х д м т в р ж пл ц о в с щ ч к п н т к ц р д т н ц жд г ч к к м р н п р т р р пл ц т т р н р т т р г л т р в н с е н т л м р н з з л е л б н г к м р м н д т к м т д л ю с м н т т н н ф к ц м щ н к л ж н е т с к п д л н с с в л ч б м з н жд н е р н г р т р − = 1 ( ) ( ) ( ). d d F s P s P s д х жд н р н м к е т l . 20 5. Vol. 13. No. 4. P. 559 76. н с к з л н т м м л н т м т з ц м н н л г т м т з ц н с к л к щ т м ч к е н т н д т м л н т м т ц в м н н л г т т з ц Professional Brief. — http://www.i ac control.org – 84 p. У КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Рис. 17. Принцип компенсации возмущающих воздействий с помощью прямой связи © 2006, CTA Тел.: (495) 234 0635 Факс: (495) 232 1653 http://www.cta.ru . с з х з ст с пря ой связи