Artikel iki miwiti seri artikel sing dikhususake kanggo metode otomatis kanggo nyetel pengontrol PID ing lingkungan Simulink. Dina iki kita bakal nemtokake cara nggarap aplikasi PID Tuner.
Pambuka
Jinis pengontrol sing paling populer digunakake ing industri ing sistem kontrol loop tertutup bisa dianggep minangka pengontrol PID. Lan yen engineers ngelingi struktur lan prinsip operasi controller saka dina mahasiswa, banjur konfigurasi sawijining, i.e. pitungan koefisien controller isih masalah. Ana jumlah ageng sastra, loro manca (contone, [1, 2]) lan domestik (contone, [3, 4]), ngendi imbuhan saka regulator diterangno ing basa rada rumit saka teori kontrol otomatis.
Seri artikel iki bakal njlèntrèhaké cara otomatis kanggo nyetel pengontrol PID nggunakake alat Simulink kayata:
- PID Tuner
- Pangoptimal respon
- Sistem Kontrol Tuner,
- Frekuensi Response Based PID Tuner,
- Autotuner PID Loop Tertutup.
Obyek sistem kontrol bakal dadi drive listrik adhedhasar motor DC bungah dening wesi sembrani permanen, makarya bebarengan karo gearbox kanggo mbukak inersia, karo paramèter ing ngisor iki:
- tegangan suplai motor, ;
- resistensi aktif kumparan jangkar motor, ;
- reaktansi induktif kumparan jangkar motor, ;
- koefisien torsi engine, ;
- momen inersia rotor motor, .
Parameter beban lan gearbox:
- momen inersia beban, ;
- rasio gear, .
Artikel-artikel praktis ora ngemot rumus matématika, Nanging, iku seng di pengeni sing maca duwe kawruh dhasar ing teori kontrol otomatis, uga pengalaman modeling ing lingkungan Simulink kanggo ngerti materi ngajokaken.
Model sistem
Ayo dipikirake sistem kontrol linear kanggo kecepatan sudut drive listrik servo, diagram blok sing disederhanakake ditampilake ing ngisor iki.
Sesuai karo struktur sing diwenehake, model sistem kasebut dibangun ing lingkungan Simulink.
Model drive listrik (subsistem aktuator listrik) lan beban inersia (subsistem beban) digawe nggunakake blok perpustakaan modeling fisik. :
- model penggerak listrik,
- model beban inersia.
Model drive lan beban listrik uga kalebu subsistem sensor saka macem-macem jumlah fisik:
- arus sing mili ing gulungan jangkar motor (subsistem A),
- tegangan lilitan (subsistem V),
- kecepatan sudut obyek kontrol (subsistem Ω).
Sadurunge nyetel paramèter saka controller PID, ayo kang mbukak model kanggo pitungan, nampa fungsi transfer controller . Asil simulasi kanggo sinyal input 150 rpm kapacak ing ngisor iki.
Saka analisis grafik ing ndhuwur bisa dingerteni yen:
- Koordinat output sistem kontrol ora tekan nilai sing ditemtokake, i.e. Ana kesalahan statis ing sistem.
- Tegangan ing gulungan motor tekan nilai 150 V ing wiwitan simulasi, sing bakal nyebabake kegagalan amarga pasokan voltase luwih gedhe tinimbang nominal (24 V) menyang gulungan kasebut.
Supaya respon sistem kanggo impuls siji kudu nyukupi syarat ing ngisor iki:
- overshoot (Overshoot) ora luwih saka 10%,
- Wektu munggah kurang saka 0.8 s,
- Wektu transien (Wektu setel) kurang saka 2 s.
Kajaba iku, regulator kudu mbatesi voltase sing diwenehake menyang motor nduwurke tumpukan menyang nilai voltase sumber.
Nyetel controller
Parameter pengontrol dikonfigurasi nggunakake alat kasebut , sing kasedhiya langsung ing jendhela parameter blok PID Controller.
Aplikasi dibukak kanthi mencet tombol Tembang…dumunung ing panel Tuning otomatis. Wigati dicathet yen sadurunge nindakake tahap nyetel paramèter pengontrol, perlu kanggo milih jinis (P, PI, PD, lan liya-liyane), uga jinis (analog utawa diskrit).
Amarga salah sawijining syarat yaiku mbatesi koordinat output (tegangan ing gulungan motor), sawetara voltase sing diidini kudu ditemtokake. Kanggo iki:
- Pindhah menyang tab Saturasi Output.
- Klik ing tombol gendera Watesan output, minangka asil saka lapangan kanggo nyetel wates ndhuwur (Watesan ndhuwur) lan ngisor (Watesan ngisor) saka sawetara nilai output diaktifake.
- Setel wates kisaran.
Operasi sing bener saka unit regulator minangka bagéan saka sistem kalebu nggunakake metode sing ngarahake kanggo nglawan jenuh integral. Blok nindakake rong cara: pitungan mburi lan clamping. Informasi rinci babagan cara iki dumunung . Menu gulung mudhun pilihan metode dumunung ing panel Anti-windup.
Ing kasus iki, kita bakal nulis angka 24 lan -24 ing kolom Watesan ndhuwur и Watesan ngisor patut, lan uga nggunakake cara clamping kanggo ngilangi kejenuhan integral.
Sampeyan bisa uga sok dong mirsani sing katon saka pamblokiran regulator wis diganti: tandha jenuh wis katon ing jejere port output saka blok.
Sabanjure, nampa kabeh owah-owahan kanthi mencet tombol aplikasi, bali menyang tab main lan klik ing kene Tembang…, sing bakal mbukak jendhela aplikasi PIDTuner anyar.
Ing area grafis jendela, rong proses transien ditampilake: kanthi paramèter pengontrol saiki, i.e. kanggo pengontrol sing ora dikonfigurasi, lan kanggo nilai sing dipilih kanthi otomatis. Nilai parameter anyar bisa dideleng kanthi ngeklik tombol Tampilake Parameterdumunung ing toolbar. Nalika sampeyan menet tombol, loro tabel bakal katon: paramèter sing dipilih saka pengontrol (Parameter Kontrol) lan evaluasi karakteristik proses transien kanthi paramèter sing dipilih (Kinerja lan Kekuwatan).
Minangka bisa dideleng saka nilai tabel kapindho, koefisien pengontrol sing diitung kanthi otomatis nyukupi kabeh syarat.
Setelan regulator rampung kanthi mencet tombol kanthi segitiga ijo sing ana ing sisih tengen tombol Tampilake Parameter, sawise nilai parameter anyar bakal kanthi otomatis ganti ing kolom sing cocog ing jendhela setelan parameter blok PID Controller.
Asil simulasi sistem karo controller disetel kanggo sawetara sinyal input kapacak ing ngisor iki. Ing tingkat sinyal input dhuwur (garis biru), sistem bakal operate ing mode jenuh voltase.
Elinga yen alat PID Tuner milih koefisien controller adhedhasar model linearized, supaya nalika pindhah menyang model nonlinear, perlu kanggo njlentrehake paramèter. Ing kasus iki, sampeyan bisa nggunakake aplikasi .
Sastra
- Buku Panduan Aturan Tuning Controller PI lan PID. Aidan O'Dwyer
- Desain Sistem Kontrol PID lan Tuning Otomatis nggunakake MATLAB, Simulink. Wang L.
- Kontrol PID ing wangun non-ketat. Karpov V.E.
- pengontrol PID. Masalah implementasine. Bagean 1, 2. Denisenko V.
Source: www.habr.com