МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ Коновалова И.И.,Кузнецов Д.В.,Селезнева С.В.,Чернокрылюк Л.В.

Пензенский государственный технологический университет


Номер: 4-1
Год: 2014
Страницы: 91-95
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

регулятор, метод настройки, математическое моделирование, regulator, setting method, mathematical modeling

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Рассматривается методика оценки параметров настройки ПИД-регулятора. Предлагаемая методика позволяет получать не только точечные, но и доверительные оценки параметров настройки регуляторов и при больших значениях доверительных оценок потребовать проведения дополнительных экспериментов.

Текст научной статьи

Настройка регуляторов является необходимым условием нормального функционирования систем автоматического регулирования с заданными показателями качества. Существует большое количество методов настройки ПИД-регуляторов, начиная от простейших эмпирических методов [1] и заканчивая оптимизационными методами [2, 3]. Все эти методы в той или иной степени требуют априорной информации о свойствах регулируемого объекта, которая получается в результате проведения специально организованного эксперимента. Следовательно, получаемые в результате применения того или иного метода оценки параметров настройки регуляторов при неправильно организованном эксперименте могут оказаться сильно смещенными. Предлагаемая методика позволяет получать не только точечные, но и доверительные оценки параметров настройки регуляторов и при больших значениях доверительных оценок потребовать проведения дополнительных экспериментов. Методика состоит из следующих этапов. 1. Регистрация временных трендов входа и выхода регулятора в процессе нормальной эксплуатации системы регулирования. 2. Оценка времени запаздывания объекта с использованием корреляционного метода. 3. Обработка временных трендов с использованием рекуррентных методов оценивания и идентификации 4. Расчет точечных и доверительных оценок параметров АРСС - модели, получаемой в результате идентификации. 5. Расчет точечных и доверительных оценок параметров настройки регулятора с использованием метода компенсации полюсов передаточной функции объекта регулирования. 6. Расчет временных и частотных показателей качества системы регулирования. В качестве примера для заранее известного объекта методом математического моделирования в замкнутой системе получают временные тренды входа и выхода регулятора, а затем рассчитываются его параметры настройки. На рис 1 показана модель САР, реализованная в Simulink, средствами программного комплекса MATLAB. На рис. 2 - структурная схема объекта с передаточной функцией , (1) где к=2; t=30 с; Т1=50 с; Т2=10 с . На рис.3 приведены реализации временных трендов входа и выхода объекта показанного на рис. 1. Данные регистрировались через 1с на протяжении 3000с. На вход объекта для моделирования шумов подавался случайный сигнал, имеющий равномерное распределение в интервале [-1, 1]. Рис.1. Структурная схема САР Рис. 2. Структурная схема объекта Рис.3. Входной (U) и выходной (Y) сигналы объекта На рис. 4 - взаимная корреляционная функция между первыми разностями входного и выходного сигналов, экстремальное значение этой функции соответствует времени запаздывания. a) б) Рис. 4. Взаимная корреляционная функция между входом и выходом объекта На рис. 5 - изменение коэффициентов АРСС - модели объекта второго порядка, полученные в результате применения рекуррентного метода наименьших квадратов. Результаты идентификации свидетельствуют о хорошей сходимости оценок модели. Оценки параметров соответственно равны: для модели a1=-1,8847; a2=0,8866; b1=0,0030; b2=0,0008, доверительные интервалы для оценок - Da1=1,424´10-6; Da2=1,415´10-6; Db1=0,080´10-6; Db2=0,041´10-6; Рис.5. Коэффициенты АРСС - модели объекта. В результате идентификации получены следующие передаточные функция объектов: для модели . (2) Полученные в результате идентификации оценки коэффициента передачи, постоянных времени и запаздывания моделируемого объекта попадают в доверительный интервал, хорошо совпадают с аналогичными коэффициентами исходного объекта (1) и принимают следующие значения: к=1,994; t=30 с; Т1=50,05 с; Т2=10,18 с; Т3=0,2667 с. Расчет настроек ПИД - регулятора с передаточной функцией (3) проводился из условия компенсации полюсов передаточной функции модели объекта (2). Этому условию отвечают следующие соотношения между параметрами объекта и регулятора (4) В процессе настройки значения коэффициент kp регулятора задаются оператором исходя из желаемого качества переходного процесса. Чем не больше значение этого коэффициента, тем больше колебательность процесса. Рис.6. Переходные характеристики моделируемого объекта и системы На рис 6. приведены результаты настройки системы, показанной на рис. 1 для различных значений коэффициента kp. Предлагаемая методика настройки параметров ПИД - регуляторов не требует специального вмешательства в процесс функционирования объекта, она позволяет получать статистические оценки параметров объекта и регулятора, контролируя тем самым точность идентификации объекта и настройки параметров регулятора, оператору предоставляется возможность вручную получать желаемое качество регулирования, увеличивая или уменьшая колебательность переходного процесса в системе.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.