14. Automaattiset säätimet. Sääntelyviranomaisten luokitus käytetyn energian tyypin, sääntelyn lakien ja sääntelyvaikutusten luonteen mukaan. Laajuus, edut ja haitat.

Automaattiset säätimet.

Laitetta, jonka avulla ohjausjärjestelmät ylläpitävät automaattisesti asetetun arvon ympärillä olevaa teknologista arvoa, kutsutaan automaattiseksi säätimeksi. Säädin on yksi suljetun järjestelmän elementeistä.

Automaattisen säätimen tulo syötetään virralla y t ja annettu ja 3 kontrolloitu arvo. Epäsopivuus niiden välillä y t-i 3 johtaa muutokseen säätimen lähtöarvossa x p

Tämä riippuvuus suhteellisesti (at u = 0)

nimeltään sääntelylaki. Jokaisella sääntelijällä on oma sääntelylakinsa.

Sääntelyviranomaisten luokitus.

Syöttöenergian läsnäolon ansiosta Säätimet jaetaan niihin, joissa ei ole lisävirtalähdettä ja sellaisiin, joilla on sellainen. Sääntelyviranomaiset ilman ylimääräistä energialähdettä säädetyn väliaineen energiaa käytetään säätelykappaleen liikuttamiseen. Ne ovat rakenteeltaan yksinkertaisia, toimintavarmoja, eivät vaadi ulkoisia virtalähteitä, mutta niillä on rajoitettu teho säätörungon ohjaamiseen. Tällaisia ​​sääntelijöitä käytetään tapauksissa, joissa sääntelyelimen toiminta ei edellytä suurta vaivaa ja tätä varten mittalaitteen teho on riittävä, ja myös jos transienttiprosessin laadulle ei aseteta tiukkoja vaatimuksia.

Säätimille, joissa apulähde energiaa, säätöelimen liike suoritetaan ulkoisesta lähteestä toimivalla lisäkäytöllä. Ne vaativat ulkoista lisäenergiaa ja niillä on monimutkaisempi rakenne. Nämä säätimet pystyvät tarjoamaan korkealaatuista sääntelyä.

Käytetyn energian tyypin mukaan säätimet jaetaan hydraulisiin, sähköisiin ja pneumaattisiin.

Hallitun arvon tyypin mukaan on lämpötilan, paineen, virtauksen, tason, pitoisuuden ja muiden suureiden säätimiä.

Toiminnan luonteen mukaan Säätimet on jaettu suora- ja käänteisominaisuuksiin. Niistä ensimmäiselle tulosignaalin kasvu lisää lähtöarvoa ja toiselle päinvastoin.

Sääntelyvaikutusten luonteen mukaan On mahdollista erottaa ajoittaiset ja jatkuvat säätimet. Sääntelyviranomaiset ajoittaista toimintaa jatkuva muutos syöttöarvossa vastaa jaksoittaista muutosta ohjaustoiminnossa ainakin yhdessä säätimen elementistä, joka vaikuttaa merkittävästi säätimen toimintaan kokonaisuutena. Ne puolestaan ​​​​jaetaan paikallinen, yhtä hyvin kuin impulssi. Sääntelyviranomaiset jatkuvaa toimintaa jatkuva muutos tuloarvossa vastaa jatkuvaa muutosta sen lähtöarvossa.

Sääntelylain mukaan Jatkuvat säätimet jaetaan integraaliin, suhteelliseen, suhteelliseen-integraaliseen, suhteelliseen-differentiaaliseen ja suhteelliseen-integraali-differentiaaliseen. Tällä hetkellä kemianyritysten automaatiossa käytetään paikannusohjaimia ja suuremmassa määrin jatkuvatoimisia ohjaimia.

Ohjausjärjestelmien päätehtävänä on stabiloida prosessiparametrit tietylle tasolle ohjausobjektiin vaikuttavien ulkoisten häiritsevien vaikutusten vaikutuksesta. Tämä tehdään automaattisilla stabilointijärjestelmillä. Toinen yhtä tärkeä tehtävä on tarjota ohjelmistosiirtymä uusiin toimintatapoihin. Tämän ongelman ratkaisu suoritetaan käyttämällä samaa stabilointijärjestelmää, jonka asetus vaihtelee ohjelmageneraattorista riippuen.

Ohjausobjektin yksisilmukaisen järjestelmän AR lohkokaavio on esitetty kuvassa 1. Sen pääelementit ovat: AR - automaattinen säädin, UM - tehovahvistin, IM - toimilaite, RO - säädelty runko, SOU - itse ohjausobjekti, D - anturi, NP - normalisointimuunnin, ZD - asettaja, ES - vertailuelementti.

Muuttujat: Yz - asetussignaali, e - ohjausvirhe, U P - säätimen lähtösignaali, U y - ohjausjännite, h - säätimen liike, Q r - aineen tai energian kulutus, F - häiritsevä vaikutus, T - säädettävä parametri, Y OS - takaisinkytkentäsignaali (anturin lähtöjännite tai virta).

Normalisointimuunnin suorittaa seuraavat toiminnot:

• muuntaa ei-standardin anturisignaalin vakiolähtösignaaliksi;
• suorittaa signaalin suodatuksen;
• suorittaa anturin staattisen ominaiskäyrän linearisoinnin lineaarisen alueen saamiseksi.

Laskentatarkoituksia varten alkuperäinen piiri on yksinkertaistettu kuviossa 2 esitetyksi piiriksi, jossa AR on ohjain, OS on ohjausobjekti.

Ohjauskanavan valinta

Objektin yhtä ja samaa lähtöparametria voidaan ohjata eri tulokanavien kautta.

Haluttua ohjauskanavaa valittaessa otetaan huomioon seuraavat seikat:

• Kaikista mahdollisista ohjaustoimenpiteistä valitaan, syötetään kohteeseen tai poistetaan kohteesta sellainen aine- tai energiavirta, jonka pienin muutos aiheuttaa suurimman muutoksen ohjatussa arvossa, eli valitun kanavan vahvistuksen tulee olla jos mahdollista, maksimi. Sitten tällä kanavalla voit tarjota tarkimman asetuksen.
• Ohjaussignaalin sallitun muutoksen alueen on oltava riittävä kompensoimaan täysin tässä prosessissa esiintyvät suurimmat mahdolliset häiriöt, eli tässä kanavassa on tarjottava ohjaustehon marginaali.
• Valitulla kanavalla tulee olla suotuisat dynaamiset ominaisuudet, eli viiveen t 0 ja suhteen t 0 /T 0, jossa T 0 on kohteen aikavakio, tulee olla mahdollisimman pieni. Lisäksi objektin staattisten ja dynaamisten parametrien muutoksen valitulla kanavalla kuormituksen tai ajan muutoksella tulisi olla merkityksetön.

Sääntelyn laadun tärkeimmät indikaattorit

Vastaanottaja automaattiset järjestelmät Säännöksen mukaan vaatimuksia ei aseteta vain ohjausprosessien stabiiliudelle koko kohteen kuormitusalueella, vaan myös tiettyjen automaattisen ohjausprosessin laatuindikaattoreiden varmistamiselle.

• Säätövirhe (tilastolliset tai rms-komponentit).
• Ajan säätely.
• Ylitys.
• vaihteluindeksi.

Dynaaminen ohjauskerroin R d , joka määritetään kaavasta

jossa suureiden Y 0 ja Y 1 merkitys selviää kuvasta 3.

Rd:n arvo kuvaa säätimen vaikutusastetta prosessiin, toisin sanoen dynaamisen poikkeaman vähentymisastetta järjestelmässä säätimen kanssa ja ilman.

Ylityksen määrä riippuu käsitellyn signaalin tyypistä. Kun laaditaan askeltoiminto tehtäväsignaalin mukaan, ylitysarvo määräytyy kaavan mukaan

jossa X m:n ja X y:n arvot on esitetty kuvassa 4.

Häiritsevää vaikutusta määritettäessä ylitysarvo määritetään suhteesta

jossa X m:n ja X y:n arvot on esitetty kuvassa 5

Hallitse aikaa- tämä on aika, jonka aikana ohjattu arvo transienttiprosessissa alkaa poiketa vakaasta arvosta vähemmän kuin ennalta määrätyn arvon b, missä b on ohjaustarkkuus. Säätimen asetukset valitaan siten, että ne tarjoavat joko kokonaissäätöajan minimiarvon tai transientin ensimmäisen puoliaallon minimiarvon.

Joissakin AP-järjestelmissä tapahtuu virhe, joka ei katoa edes pitkän ajan kuluttua - tämä staattinen ohjausvirhe-e s.

Integroidulla komponentilla varustetuilla säätimillä vakaan tilan virheet ovat teoriassa nolla, mutta käytännössä merkityksettömiä virheitä voi esiintyä järjestelmän elementtien kuolleiden vyöhykkeiden vuoksi.

Tärinäindeksi M kuvaa suljetun järjestelmän taajuudensiirtofunktion maksimimoduulin suuruutta (resonanssitaajuudella) ja luonnehtii siten järjestelmän värähtelyominaisuuksia. Vaihteluindeksi on selkeästi havainnollistettu kuvan 6 kaaviossa.

Perinteisesti katsotaan, että arvo M = 1,5e 1,6 on optimaalinen teollisuusjärjestelmille, koska tässä tapauksessa s annetaan välillä 20 - 40 %. Kun M kasvaa, värähtely järjestelmässä kasvaa.

Joissakin tapauksissa järjestelmän wp kaistanleveys normalisoidaan, mikä vastaa vahvistustasoa suljetussa järjestelmässä 0,05. Mitä suurempi kaistanleveys, sitä suurempi on suljetun järjestelmän nopeus. Tämä kuitenkin lisää järjestelmän herkkyyttä kohinalle mittauskanavassa ja lisää ohjausvirheen hajoamista.

Säätimiä säädettäessä voit saada melko suuren määrän transientteja, jotka täyttävät määritetyt vaatimukset. Siksi ohjaimen asetusten tiettyjen arvojen valinnassa on jonkin verran epävarmuutta. Tämän epävarmuuden poistamiseksi ja asetusten laskemisen helpottamiseksi otetaan käyttöön optimaaliset tyypilliset ohjausprosessit.

On kolme tyypillistä prosessia:

missä e on ohjausvirhe.

Tämän prosessin etuja ovat suuri nopeus (1. puoliaalto) melko merkittävällä värähtelyllä. Lisäksi tämän kriteerin optimointi ohjaimen asetusten suhteen voidaan suorittaa analyyttisesti, numeerisesti tai mallintamalla (AVM:llä).

Tyypillinen rakennesuunnitelma säädin

Automaattinen säädin (kuva 10) koostuu: muistista - isäntälaitteesta, SU:sta - vertailulaitteesta, UPA:sta - vahvistus-muuntimesta, BN - säätöyksiköstä.

Ajolaitteen tulee tuottaa erittäin vakaa referenssisignaali (säätimen asetus) tai muuttaa sitä tietyn ohjelman mukaan. Vertailija mahdollistaa referenssisignaalin vertaamisen takaisinkytkentäsignaaliin ja siten ohjausvirheen e p arvon muodostamisen. Vahvistin-muuntava laite koostuu lohkosta ohjausalgoritmin generoimiseksi, lohkosta tämän algoritmin parametrien asettamista varten ja tehovahvistimesta.

Sääntelyviranomaisten luokitus

Automaattiset säätimet luokitellaan käyttötarkoituksen, toimintaperiaatteen, suunnitteluominaisuuksia, käytetyn energian tyyppi, sääntelytoimen muutoksen luonne jne.

Toimintaperiaatteen mukaan ne on jaettu suoran ja epäsuoran toiminnan sääntelijöihin. Suoravaikutteiset säätimet eivät käytä ulkoista energiaa ohjausprosesseihin, vaan itse ohjausobjektin (säädellyn ympäristön) energiaa. Esimerkki tällaisista säätimistä ovat paineensäätimet. Epäsuoran toiminnan automaattisissa säätimissä sen toimintaan tarvitaan ulkoinen virtalähde.

Toiminnan luonteen mukaan säätimet jaetaan jatkuviin ja diskreetteihin. Erilliset ohjaimet, puolestaan ​​​​jaetaan releisiin, digitaalisiin ja pulssiin.

Käytetyn energian tyypin mukaan ne jaetaan elektronisiin, pneumaattisiin, hydraulisiin, mekaanisiin ja yhdistettyihin. Säätimen valinta käytetyn energiatyypin mukaan määräytyy säätökohteen luonteen ja automaattisen järjestelmän ominaisuuksien mukaan.

Sääntelylain mukaan ne on jaettu kaksi- ja kolmipaikkaisiin säätimiin, tyypillisiin säätimiin (integraali, suhteellinen, suhteellinen-differentiaalinen, suhteellinen-integraali ja suhteellisesti integraali-differentiaali säätimet - lyhennetyt I-, P-, PD-, PI- ja PID-säätimet), säätimet, joissa on muuttuva rakenne, mukautuvat (itsevirittyvät) ja optimaaliset säätimet. Kaksiasentoisia säätimiä käytetään laajalti niiden yksinkertaisuuden ja alhaisten kustannusten vuoksi.

Suoritettujen toimintojen tyypin mukaan säätimet jaetaan automaattisiin stabilointisäätimiin, ohjelma-, korjaus-, parametrisuhdesäätimiin ja muihin.

Säätimen tyypin valinta

Suunnittelijan tehtävänä on valita säätimen tyyppi, joka tarjoaa halutun laadun säätelyn pienin kustannuksin ja mahdollisimman luotettavasti.

Säätimen tyypin valitsemiseksi ja sen asetusten määrittämiseksi sinun on tiedettävä:

• Ohjausobjektin staattiset ja dynaamiset ominaisuudet.
• Sääntelyprosessin laatua koskevat vaatimukset.
• Sääntelyn laatuindikaattorit sarjasäätimille.
• Sääntelyprosessiin vaikuttavien häiriöiden luonne.

Ohjaintyypin valinta alkaa yleensä yksinkertaisimmista kaksiasentoisista ohjaimista ja voi päättyä itsesäätyviin mikroprosessoriohjaimiin.

Harkitse sarjasäätimien laatuindikaattoreita. Jatkuvat säätimet, jotka toteuttavat ohjauslakeja I, P, PI ja PID, oletetaan sarjasäätimiksi.

Teoriassa sääntelylain monimutkaisuuden myötä järjestelmän laatu paranee. Tiedetään, että viiveen suhteen arvolla kohteen c aikavakioon on suurin vaikutus säätelydynamiikkaan. Säätimen porrastetun häiriön kompensoinnin tehokkuutta voidaan luonnehtia tarkasti dynaamisen säätökertoimen Rd arvolla ja nopeutta - säätöajan arvolla. Teoreettisesti järjestelmässä, jossa on viive, pienin ohjausaika on t pvin =2/.

Minimi mahdollinen säätöaika erilaisia ​​tyyppejä Säätimet niiden optimaalisella asetuksella määritellään taulukossa 1.

pöytä 1

Taulukon perusteella voidaan väittää, että säätölaki P tarjoaa suurimman nopeuden. Kuitenkin jos P-säätimen KP vahvistus on pieni (useimmiten tämä havaitaan järjestelmissä, joissa on viive), niin tällainen säädin tekee eivät tarjoa suurta ohjaustarkkuutta, koska tässä tapauksessa se on suuri staattisen virheen suuruus. Jos KP:n arvo on 10 tai enemmän, niin P-säädin on hyväksyttävä, ja jos KP<10 то требуется введение в закон управления интегральной составляющей.

Käytännössä yleisin on PI-säädin, jolla on seuraavat edut:

1. Tarjoaa nolla staattista ohjausvirhettä.
2. Melko helppo asettaa, koska vain kaksi parametria asetetaan, nimittäin vahvistus K P ja integrointivakio Ti. Tällaisessa säätimessä on mahdollista optimoida K p /T i >max, jolloin saadaan ohjaus mahdollisimman pienellä neliökeskiarvolla.
3. Sen herkkyys kohinalle on alhainen mittauskanavassa (toisin kuin PID-säätimessä).

Kriittisimmille piireille voidaan suositella PID-säätimen käyttöä, joka tarjoaa järjestelmän parhaan suorituskyvyn. On kuitenkin otettava huomioon, että tämä ehto täyttyy vain sen optimaalisilla asetuksilla (kolme parametria on määritetty). Kun järjestelmän viive kasvaa, negatiiviset vaihesiirrot kasvavat jyrkästi, mikä vähentää säätimen differentiaalikomponentin vaikutusta. Siksi PID-säätimen laatu järjestelmissä, joissa on suuri viive, on verrattavissa PI-säätimen laatuun. Lisäksi kohinan esiintyminen mittauskanavassa PID-säätimellä varustetussa järjestelmässä johtaa merkittäviin satunnaisiin vaihteluihin säätimen ohjaussignaalissa, mikä lisää säätövirheen hajoamista. Siksi PID-säädin tulisi valita ohjausjärjestelmiin, joissa on suhteellisen alhainen melutaso ja viive ohjausobjektissa. Lämpötilansäätöjärjestelmät ovat esimerkkejä tällaisista järjestelmistä.

Säätimen tyyppiä valittaessa on suositeltavaa keskittyä viiveen ja aikavakion suhteen arvoon objektissa t /T. Jos t /T< 0,2, то можно выбрать релейный, непрерывный или цифровой регуляторы. Если 0,2 < t /T< 1, то должен быть выбран непрерывный или цифровой, ПИ или ПИД-регулятор. Если t /T >1, sitten valitaan erityinen digitaalinen säädin ennustajalla, joka kompensoi ohjaussilmukan viivettä. Samaa säädintä suositellaan kuitenkin käytettäväksi pienemmille suhteille t /T.

Kaavamenetelmä säätimen asetusten määrittämiseksi

Menetelmää käytetään säätimen viritysparametrien arvojen nopeaan likimääräiseen arviointiin kolmen tyyppisille optimaalisille tyypillisille ohjausprosesseille.

Menetelmä soveltuu sekä staattisille objekteille, joissa on itsekohdistus (taulukko 2) että objekteille, joissa ei ole itsekohdistusta (taulukko 3).

Huomautus: T, t , K oy - objektin aikavakio, viive ja vahvistus.

Näissä kaavoissa oletetaan, että viritetään säädintä riippuvaisilla asetuksilla, jonka siirtofunktio on muotoa:

K p - säätimen vahvistus; T i -isodromiaika (ohjaimen integroinnin vakio); T d on läpimenoaika (differentiointivakio).

Asetusten laskenta kohteen taajuusominaisuuksien mukaan

Ohjausobjektin amplitudi-vaihekäyrän (APC) kokeelliseen määrittämiseen on erikoislaitteisto: Tämän ominaisuuden avulla voidaan laskea PI-säätimen asetukset, joissa pääkriteerinä on varmistaa järjestelmän määritetyt stabiliteettimarginaalit. .

Stabiliteettimarginaalit on tarkoituksenmukaista karakterisoida järjestelmän oskillaatioindeksillä M, jonka arvo PI-säätimellä varustetussa järjestelmässä osuu yhteen suljetun järjestelmän amplitudi-taajuusominaiskäyrän maksimin kanssa. Jotta tämä maksimi ei ylittäisi annettua arvoa, avoimen silmukan järjestelmän AFC ei saa mennä ympyrän sisään, jonka keskipiste on P 0 ja säde R, missä

Voidaan osoittaa, että optimaaliset asetukset pienimmän neliöjuuritason ohjausvirheen suhteen ovat ne, joissa järjestelmällä, jonka värähtelyindeksi on MJ M 1, on suurin kerroin integraalikomponentilla, joka vastaa ehtoa K. p /Ti >min.

Tältä osin optimaalisten asetusten laskenta koostuu kahdesta vaiheesta:

1. Etsitään parametrien K p ja T i tasosta sen alueen rajat, jossa järjestelmällä on tietty värähtelyindeksi M 1 .
2. Määrittämällä alueen rajalle piste, joka täyttää vaatimuksen K p /T i .

Asetusten laskenta kohteen taajuusominaisuuksien mukaan. Metodologia PI-säätimen asetusten laskemiseksi kohteen AFC:n mukaan

Kokeellinen menetelmä säätimen säätöön

Merkittävälle määrälle teollisia ohjausobjekteja ei ole olemassa riittävän tarkkoja matemaattisia malleja, jotka kuvaavat niiden staattisia ja dynaamisia ominaisuuksia. Samanaikaisesti kokeiden suorittaminen näiden ominaisuuksien poistamiseksi on erittäin kallista ja työlästä.

Säätimien kokeellinen säätömenetelmä ei vaadi kohteen matemaattisen mallin tuntemusta. Kuitenkin oletetaan, että järjestelmä on asennettu ja voidaan ottaa käyttöön, ja on myös mahdollista muuttaa säätimen asetuksia. Siten voidaan suorittaa joitain kokeita, joilla analysoidaan asetusten muuttamisen vaikutusta järjestelmän dynamiikkaan. Lopulta tietylle ohjausjärjestelmälle taataan hyvät asetukset.

Viritysmenetelmiä on kaksi - vaimennettu värähtelymenetelmä ja vaimennettu oskillaatiomenetelmä.

Jatkuva värähtelymenetelmä

Käyttöjärjestelmässä ohjaimen integraali- ja differentiaalikomponentit kytketään pois päältä (T i =Ґ, T d =0), eli järjestelmä siirtyy ohjauslakiin P.

Nostamalla K p:tä peräkkäin käyttämällä samanaikaisesti tehtävän pientä hyppysignaalia, järjestelmässä saavutetaan vaimentamattomia värähtelyjä jaksolla T kp. Tämä vastaa järjestelmän tuomista värähtelyvakauden rajalle. Kun tämä toimintatapa tapahtuu, säätimen kriittisen vahvistuksen arvot K kp ja kriittisten värähtelyjen jaksoa järjestelmässä T kp ovat kiinteät. Kriittisten heilahtelujen ilmaantuessa yhdenkään järjestelmän muuttujan ei pitäisi mennä rajatasolle.

T kp:n ja K kp:n arvojen mukaan säätimen asetukset lasketaan:

• P-säädin: K p = 0,55 K kp ;
• PI-ohjain: K p = 0,45 K kp ; Ti = T kp/1,2;
• PID-säädin: K p = 0,6 K kp ; Ti = T kp/2; T d \u003d T kp / 8.

Säätimen asetusten laskenta voidaan tehdä itse ohjausobjektin kriittisen taajuuden w p mukaan. Ottaen huomioon, että käyttöjärjestelmän luonnollinen taajuus Ґp osuu yhteen P-säätimellä varustetun suljetun järjestelmän kriittisen värähtelytaajuuden kanssa, arvot T kp ja K kp voidaan määrittää oikean ohjausobjektin kriittisten värähtelyjen amplitudeista ja jaksoista.

Kun suljettu järjestelmä tuodaan värähtelyvakauden rajalle, värähtelyamplitudi voi ylittää sallitun arvon, mikä puolestaan ​​johtaa laitoksen hätätilanteeseen tai viallisten tuotteiden tuotantoon. Siksi kaikkia teollisuuslaitosten ohjausjärjestelmiä ei voida saattaa kriittiseen toimintatilaan.

Vaimennettu värähtelymenetelmä

Tämän menetelmän avulla voit säätää ohjaimia ilman, että järjestelmä saatetaan kriittisiin toimintatiloihin. Aivan kuten edellisessä menetelmässä, suljetussa järjestelmässä, jossa on P-säädin, peräkkäin KP:tä lisäämällä saavutetaan transientti prosessi suorakaiteen muotoisen pulssin käsittelemiseksi referenssi- tai häiriösignaalin mukaisesti vaimennusvähennyksellä D=1/4. Lisäksi määritetään näiden värähtelyjen jakso T k ja säätimien integrointi- ja differentiaatiovakioiden arvot T i, T d.

• PI-säätimelle: T i = T k /6;
• PID-säätimelle: T i = T k /6; T d = T k / 1,5.

Kun säätimeen on asetettu lasketut arvot T i ja T d, on tarpeen kokeellisesti tarkentaa K P:n arvoa, jotta saadaan vaimennuskerroin D=1/4. Tätä tarkoitusta varten suoritetaan K P:n lisäsäätö valitulle säätölaille, joka yleensä johtaa K P:n laskuun 20–30 %. Useimmat teolliset ohjausjärjestelmät katsotaan hyvin viritetyiksi, jos niiden vaimennuskerroin D on 1/4 tai 1/5.

Säätö melun läsnä ollessa

Korkeataajuisten kohinakomponenttien esiintyminen mittaussignaalissa johtaa järjestelmän toimilaitteen satunnaisiin värähtelyihin, mikä lisää ohjausvirheen hajoamista ja alentaa ohjaustarkkuutta. Joissakin tapauksissa voimakkaat melukomponentit voivat johtaa järjestelmän epävakaaseen toimintatilaan (stokastinen epävakaus).

Teollisissa järjestelmissä mittauspiireissä on usein verkkotaajuuteen liittyvää kohinaa. Tässä mielessä tärkeä tehtävä on mittaussignaalin oikea suodatus sekä halutun algoritmin ja säätimen parametrien valinta. Tätä varten käytetään korkealuokkaisia ​​matalataajuisia suodattimia (5–7), joilla on suuri kaltevuus. Ne on joskus rakennettu normalisoiviin muuntimiin.

Näin ollen säätimen päätehtävänä on kompensoida matalataajuisia häiriöitä. Tässä tapauksessa korkeataajuinen kohina on suodatettava pois, jotta ohjausvirheen hajonta olisi mahdollisimman pieni. Kuitenkin sisään yleinen tapaus, tämä ongelma on ristiriitainen, koska häiriö- ja kohinaspektrit voivat olla päällekkäisiä. Tämä ristiriita on ratkaistu käyttämällä optimaalisen stokastisen ohjauksen teoriaa, joka mahdollistaa hyvän nopeuden saavuttamisen järjestelmässä mahdollisimman pienellä säätövirheen hajoamalla. Häiriöiden vaikutuksen vähentämiseksi käytännön tilanteissa käytetään kahta menetelmää, jotka perustuvat:

• ohjaimen vahvistuksen K p lasku, eli itse asiassa siirtyminen yhtenäinen laki säätely, joka ei ole herkkä melulle;
• suodattaa mitattu signaali.

Kaksikytkentäisten ohjausjärjestelmien asennusmenetelmät

Ohjausjärjestelmien kokonaismäärästä noin 15 % on kaksinkertaisesti kytkettyjä ohjausjärjestelmiä (kuva 11). Tällaisissa järjestelmissä jopa tallin läsnä ollessa akun kesto kaksi säädintä, koko järjestelmä voi muuttua epävakaaksi ohjausobjektin ristikytkennän vaikutuksesta.

Ohjausobjekti kaksoisliitetyssä järjestelmässä on esitetty P-kanonisessa muodossa. Tämän esityksen mukavuus piilee siinä, että aktiivisella kokeella on mahdollista määrittää kaikki vastaavien kanavien siirtofunktiot. Välisignaalit x 1 , x 2 , x 3 , x 4 eivät yleensä ole käytettävissä mittaukseen, joten ohjaus suoritetaan lähtövektorin Y mukaan:

Käytännössä melko suuri määrä järjestelmiä on kaksinkertaisesti kytketty. Kaksikytketyn järjestelmän säätimien objektiivista säätämistä varten muodostetaan muodon laatukriteeri:

missä y 1 ja y 2 ovat paino- (rangaistus) kertoimet, J1 ja J 2 ovat ensimmäisen ja toisen piirin laatukriteerit.

Jakamalla painokertoimet y 1 ja y 2 uudelleen voidaan erottaa tärkeämpi piiri, jossa ohjausprosessien laadun tulisi olla korkeampi. Esimerkiksi, jos ensimmäisen piirin pitäisi tarjota suurempi tarkkuus, y 1 on lisättävä.

Säätimen säädön tehtävänä on antaa järjestelmän J 0 minimiarvo annetuille y 1:lle ja y 2:lle, missä

Harkitse erilaisia ​​menetelmiä säätimen asetukset kaksikytketyissä järjestelmissä.

Säädin Offline-menetelmä

Tässä tapauksessa säätimien P 1 ja P 2 säätö suoritetaan peräkkäin ottamatta huomioon piirien keskinäisiä vaikutuksia. Asennusmenettely on seuraava:

• säädin P 2 on kytketty manuaaliseen tilaan;
• säädin P1 on säädetty niin, että kriteeri J1 on minimaalinen;
• säädetty säädin P 1 sammuu ja säädin P 2 on päällä;
• säädetty P 2, jolloin saadaan vähintään J2;
• Molemmat säätimet ovat aktiivisia.

• ääriviivojen keskinäinen vaikutus on pieni;
• yhden piirin nopeus on paljon suurempi kuin toisen (piirit on erotettu toisistaan ​​taajuuksilla);
• ristisidoksissa yhden siirtofunktion siirtokerroin on huomattavasti pienempi kuin toisella, eli havaitaan yksipuolinen vaikutus.

Säätimet iteratiivinen viritysmenetelmä

Tämä menetelmä on samanlainen kuin edellinen, mutta tässä säätimet P 1 ja P 2 viritetään toistuvasti (peräkkäinen viritys), jotta varmistetaan koko järjestelmän laatukriteerin J 0 vähimmäisarvo.

On syytä ottaa huomioon, että vain säätimien iteratiivisen virityksen menetelmä varmistaa kaksoisliitetyn järjestelmän laadukkaan toiminnan myös voimakkaiden ristikytkentöjen ollessa kyseessä. Tämä selittyy sillä, että järjestelmän laatukriteerin J 0 optimointi tapahtuu, kun P 1 ja P 2 ovat käytössä.

Tämä menetelmä käytetään usein kaksinkertaisesti kytkettyjen järjestelmien analogisessa ja digitaalisessa mallintamisessa, koska todellisissa olosuhteissa se on erittäin työlästä.

Regulaattorien analyyttisen suunnittelun menetelmä

Tämän menetelmän avulla voit syntetisoida moniulotteisen ohjaimen, joka ottaa huomioon muuttujien suhteen ohjausobjektissa rakenteessa. Synteesi suoritetaan optimaalisen tai modaalisen ohjauksen teorian menetelmillä kuvattaessa objektia tila-avaruudessa.

Havaintolaitteen sisältävän optimaalisen tilaohjaimen lohkokaavio on esitetty kuvassa 12. Kaava sisältää seuraavat elementit: H - tarkkailija, OS - ohjausobjekti, MOU - ohjausobjektin moduuli, OPC - optimaalinen tilaohjain, E H - havaintovirhe, X M - mallin tilavektori, X joukko - tehtävävektori, U - tulovektori OA, Y - OA-lähtövektori, Y M - mallin lähtövektori.

Optimaalinen tilaohjain, joka on täydellisin ohjaintyyppi, vaatii kohteen tilavektorin kaikkien komponenttien mittauksen. Niiden arvioiden (x) saamiseksi käytetään kohteen dynaamista mallia (digitaalista tai analogista), joka on kytketty rinnan alkuperäisen operaatiovahvistimen kanssa. Liikkeiden tasa-arvon varmistamiseksi todellisessa objektissa ja mallissa käytetään havainnoijaa, joka vertaamalla vektorien Y ja Y M liikkeitä varmistaa niiden tasa-arvon (E H >0). Tilaohjaimen parametrit lasketaan säätimien analyyttisen suunnittelun menetelmillä minimoimalla integraalinen neliöllinen laatukriteeri

missä Q ja R ovat tilavektorin ja ohjausvektorin komponenttien sakkomatriisit (painot).

Julkaisu perustuu luentokurssiin, jonka professori V. M. Mazurov piti Tula State Universityn ATM-laitoksella.