ЖУРНАЛ «СТА» №4/2007

де интегратора уменьшается на величину ошибки e s , что при- водит к замедлению роста сигнала на выходе интегратора, уменьшению сигнала рассогласования и величины выброса на переходной характеристике системы (рис. 7). Постоянная времени T s определяет степень компенсации сигнала рассо- гласования. В некоторых регуляторах вход u устройства сравнения e s выделяют как отдельный вход — «вход слежения», что быва- ет удобно при построении сложных систем управления и при каскадном соединении нескольких регуляторов. Условное интегрирование Этот способ является обобщением алгоритмического за- прета интегрирования. После наступления запрета инте- гральная составляющая остаётся постоянной, на том же уровне, который она имела в момент появления запрета ин- тегрирования. Обобщение состоит в том, что запрет интег- рирования наступает не только при достижении насыщения, но и при некоторых других условиях. Таким условием может быть, например, достижение сиг- налом ошибки e или выходной переменной y некоторого за- данного значения. При выключении процесса интегрирова- ния нужно следить, в каком состоянии в момент выключе- ния находится интегратор. Если он накапливает ошибку и степень насыщения возрастает, то интегрирование выключа- ют. Если же в момент выключения степень насыщения пони- жается, то интегратор оставляют включённым [2]. На рис. 8 показан пример переходного процесса в системе с отключением интегратора при достижении выходной вели- чиной y ( t ) заданного значения ( y = 0, y = 0,2, y = 0,8). Интегратор с ограничением В [1] был представлен вариант реализации ПИрегулятора с помощью интегратора в цепи обратной связи. Если эту схе- му дополнить ограничителем (рис. 9 а), то сигнал u на выхо- де никогда не выйдет за границы, установленные порогами ограничителя, что уменьшает выброс на переходной характе- ристике системы (рис. 10). На рис. 9 б представлена модифи- кация такого ограничителя. Модель эффекта ограничения можно улучшить, если по- сле превышения уровня, при котором наступает ограниче- ние, уменьшить сигнал на выходе модели (рис. 11) [2]. Это ускоряет выход системы из режима насыщения. Запас устойчивости системы Возможность потери устойчивости является основным не- достатком систем с обратной связью. Поэтому обеспечение необходимого запаса устойчивости является самым важным этапом при разработке и настройке ПИДрегулятора. Устойчивость системы с ПИДрегулятором – это способ- ность системы возвращаться к слежению за уставкой после прекращения внешних воздействий. В контексте данного определения под внешними воздействиями понимаются не только внешние возмущения, действующие на объект, но любые возмущения, действующие на любую часть замкнутой системы, в том числе шумы измерений, временная неста- бильность уставки, шумы дискретизации и квантования, шу- мы и погрешность вычислений. Все эти возмущения вызы- вают отклонения системы от положения равновесия. Если после прекращения их воздействия система возвращается в положение равновесия, то она считается устойчивой. При анализе устойчивости ПИДрегуляторов обычно ограничи- 89 СТА 4/2007 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА т г т р ш е с л ч н к д м л н т н л х д т г т р ш н н л с г с в н л ч н б с р х н р т р с к т м с я н м н р д л е п п с ц н л с с в н к т р г л т р р с в н н д л ю д н ж н в н с н н т л н к н е н н с к г л т р л н т р р в н с л е с щ н е г р м ч с г т т р р в н с с пл н п т т н с л щ т с я н н т р л м я л н п т р р в н щ н с и п т р в н с п е к т ж н с щ н к т р г л в я к л в е ж п м т ж н л к х н р м н к т р г н г ч н к ч н ц с т р р в н д к с н м к ч х д с т г т л к пл в е к п с щ н р т е т р р в н ч л м к ч н п с щ н н е с т г т т л ю к з м р х н г ц с т ме к ч н е т г т р т ж н х н л н д н г ч н т г т р н ч н е с л р а л з ц г л т р м щ т г т р п р н з л п н р н ч т л н х к г д н ц т н л н р г м р н ч т л ш е б р х н р т с к т м с л н д ф ц к г р н ч т л д ф т р н ч н н ш л в ш н н т р с п е р н ч к р е х т м ж м с щ н п т ч в с м н т р т ч в с л е с н н т к т р н з э м п ч н о х д м г п с т ч в с л е с м н п р б к с к г л т р т ч в т м г л т р с т м в щ с ж н т к с к щ н н д с в т с н г р д л н н м д с в м н м ю с к н м щ н с в щ е б м щ н с в щ б н т т м л м м р н м н с н т к м к т з ц т в н г н ч л н м щ н з ю к н н т м л ж н н в с л с к щ н д с в т м в щ е с л ж н н в с т е с т ч в л з т ч в с г л т р н р н ч В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У И Рис. 8. Отклик на единичный скачок r ( t ) системы с насыщением исполнительного устройства при различных уровнях отключения интегратора y (объект второго порядка, T 1 = 0,1 с, T 2 = 0,05 с, L = 0,01 с; параметры регулятора: K = 6, T i = 0,02 с, T d = 0,3 с) Рис. 9. Две модификации интеграторов с ограничителем а б Рис. 10. Отклик на единичный скачок r ( t ) системы, содержащей интегратор с ограничением сверху U верх (объект второго порядка, T 1 = 0,1 с, T 2 = 0,05 с, L = 0,01 с; параметры регулятора: K = 7, T i = 0,01 с, T d = 0,3 с) Рис. 11. Улучшенная передаточная функция модели эффекта ограничения © 2007, CTA Тел.: (495) 234 0635 Факс: (495) 232 1653 http://www.cta.ru , ,1 с, T 2 = 0,05 с, : , T i ,02 с, T d = 0,3 с) б х т т го порядка, T 1 = 0,1 с, T 2 = 0,05 с L = 0,01 с; парамет ы регулятора: , i , 1 с, T d = 0,3 с) . т