ЖУРНАЛ «СТА» №1/2008

96 СТА 1/2008 www.cta.ru Недостатком этого метода являются большие затраты на предварительную идентификацию, необходимую для составле- ния таблицы. Однако эту проблему частично можно решить по- средством применения специальных программ для автоматиче- ской идентификации и адаптации регулятора, после выполне- ния которых полученные параметры заносятся в таблицу. Табличное управление коэффициентами регулятора целесо- образно использовать в тех случаях, когда заранее известны ви- ды и величины дестабилизирующих факторов, которые к тому же можно измерить. Программные средства для настройки ПИД-регуляторов Типовая система для настройки ПИДрегуляторов состоит из компьютера с программным обеспечением под Windows, ком- плекта модулей вводавывода и соединительных кабелей. Объ- ект включается в контур регулирования, система настраивается желаемым способом, затем полученные коэффициенты регуля- тора записываются в ПИДконтроллер. Благодаря удобному пользовательскому интерфейсу, большой производительности компьютера и отсутствию ограничений на алгоритмы иденти- фикации системы удаётся получить параметры регулятора, близкие к оптимальным. В настоящее время имеется около полусотни коммерческих продуктов [12] для настройки ПИДрегуляторов. Среди аналитических методов настройки в этих программах наиболее распространены Lambdaтьюнинг [2] или метод регу- лятора с внутренней моделью [1]. Подавляющее большинство программ использует модель первого порядка с задержкой для описания объекта регулирования. Связь с оборудованием выполняется с применением OPCсервера, DDE, COM или DCOM технологий, среди ко- торых только OPCсервер является средством, основанным на международном стандарте. Развитие описываемых средств идёт в направлении расшире- ния диапазона поддерживаемых ПИДрегуляторов, применения методов искусственного интеллекта и методов диагностики, раз- вития пользовательского интерфейса. Современные средства на- стройки позволяют анализировать износ клапанов, делать оцен- ку робастности, автоматически генерировать отчёт с параметра- ми контура регулирования, строить графики спектральной плот- ности мощности и функций авто и взаимной корреляции, делать оптимизацию инверсной модели объекта управления и т.п. В качестве примера рассмотрим один из коммерческих про- дуктов – систему для настройки ПИДрегуляторов Protuner (см. Application manual на сайте www.protuner.com ) фирмы Tech- mation Inc. Система отображает графики переходного процесса, выполняет преобразование экспериментальных характеристик из временной области в частотную и вычисляет параметры регу- лятора, используя несколько различных методов настройки. Перед началом работы системы пользователю предлагается ме- ню для ввода априорной информации об объекте регулирования: ● диапазон изменения входного и выходного сигналов объекта; ● тип процесса в объекте управления (интегрирующий или нет); ● желаемые единицы измерения; ● структура контроллера (идеальная, последовательная или па- раллельная); ● частота дискретизации; ● постоянная времени фильтра в измерительном канале. Идентификация выполняется с помощью анализа реакции на входной скачок в замкнутом или разомкнутом контуре (по выбо- ру пользователя). Рекомендуется вариант в разомкнутом конту- ре. После того как пользователь нажимает кнопку «Старт», вход- ной и выходной сигнал отображаются на экране компьютера. Имеются некоторые возможности предварительной обработ- ки собранных данных. К ним относятся удаление грубых ошибок измерений и выбросов, связанных с импульсными помехами, а также цифровая фильтрация. Это позволяет выполнять экспери- менты в реальных условиях индустриального окружения. После предварительной обработки данных Protuner выполня- ет расчёт частотной характеристики объекта, которая может быть отображена в виде диаграммы Боде, Найквиста или Ни- кольса. Отображаются также статический коэффициент переда- чи, постоянные времени и транспортная задержка, частота ω 180 и период T 180 . Параметры ПИДрегулятора вычисляются по частотным ха- рактеристикам. Сначала вычисляются постоянная интегриро- вания и постоянная дифференцирования, затем на основе за- данного запаса по фазе и усилению вычисляется пропорцио- нальный коэффициент регулятора. В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА д т к г т д л ю с ш т т в р т н т ф к ц о х д м с л л ц н к б м т н н ш с в м н н я ц а н г т м т ч т ф к ц т ц г л т р с п н т р л ч н р м р н с с л ц л н л н э ф ц е т м г л т р л с р н п з в ч я г р н в н л ч н т б л з р щ т р т р м н м р г н с в с к т р п в т м с к г л т р с и п ют р г н п ч н е т д л д в д е н т н б л ч е с т г л р в н т м с в е с л м с б т л ч н э ф ц е т г л р п с в ю с т л г д р н м з в т с м т ф с ш и в д т н с п ют р с с в р н ч н г р м т к ц т м л ч р м р г л т р к т м н с щ м е с л л с н м ч с д т с к г л т р д л т ч с т д с к г м б л п с н н н т г т р р н д л д л щ ш с в г п з е д в г р к д к с н е т г л р в н с об рудованием выполняетс с применени м OPC сервера, DDE , COM или DCOM технологий, среди которых лько OPC сервер явля тс средством, осн ванным на между народ ом стандар е. в т с в м п л н ш р п з н д ж в м г л т р м н н т д к с в н г т л т т д а н с к т з в т с г т ф с в м н с в к з л ю л з р в н п н л б с н с т м т ч с н р р в р м р т р г л р в н и ф к т н с н с ц т и н р л ц л т м з ц в н д л е т л н ч с в м р с р м ч с т т м с к г л т р т м т м б ж е ф к р х н г ц с п н е о р з в н п р м т н р т р с м н л т т н ч л е р м р г т р п з с к л н т д с к р ч л б т т м з в т л л г е с д р о н ф м ц е т г л р в н п з м н н н г х н г н л е т ц с е т л н т р р щ л м н ц м р н т р т л р а н с д в т н т т к т з ц с я н м н р м р т н н л т ф к ц п н е с м щ л з а ц н ч н т з н т т р б з в т л к м д е с р а з н т т с г з в т ж м е к х н н б ж ю с р н п ют р ю с к т р м н с в р т н р б бр н н н с с л н б б м р н б с з н п н м м х м ж р в р ц з л е п н п р т а н л в я д с р а н г р ж н с в р т н р б к н п н т н р т р с к е т т р ж б ж н д г м д в с с б ж ю с ж т ч с э ф ц е р д с я н м н п н д к т т р о р м р г л т р ч л ю с т н т р с к ч л ч л ю с с я н т р р н с я н ф р ц р в н т н в н г п с з л н ч л е с п ц н э ф ц е г л т р У КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Рис. 34. Форма колебаний при асимметричной релейной функции ( u max = 5,5, u min = 0,5, r = 1) Рис. 35. Сравнение различий между переходными характеристиками и колебаниями в двух системах второго порядка с параметрами T 1 = 10,9, T 2 = 0,1, L = 0,02 (кривые 1) и T 1 = 10, T 2 = 1, L = 0,02 (кривые 2) Рис. 36. Адаптивное управление с помощью параметров, заранее записанных в таблицу © 2008, CTA Тел.: (495) 234 0635 Факс: (495) 232 1653 http://www.cta.ru , ,1, L = 0,02 (кривые 1) и T 1 = 10, T 2 = 1, L = 0, 2