Dan l-artikolu jibda serje ta 'artikoli ddedikati għal metodi awtomatizzati għall-irfinar tal-kontrolluri PID fl-ambjent Simulink. Illum ser insemmu kif naħdmu bl-applikazzjoni PID Tuner.
Introduzzjoni
L-aktar tip popolari ta 'kontrolluri użati fl-industrija f'sistemi ta' kontroll ta 'ċirku magħluq jista' jitqies bħala kontrolluri PID. U jekk l-inġiniera jiftakru l-istruttura u l-prinċipju tat-tħaddim tal-kontrollur mill-ġranet tal-istudenti tagħhom, allura l-konfigurazzjoni tiegħu, i.e. il-kalkolu tal-koeffiċjenti tal-kontrollur għadu problema. Hemm ammont kbir ta 'letteratura, kemm barranija (per eżempju, [1, 2]) kif ukoll domestika (per eżempju, [3, 4]), fejn l-aġġustament tar-regolaturi huwa spjegat fil-lingwa pjuttost ikkumplikata tat-teorija tal-kontroll awtomatiku.
Din is-serje ta’ artikoli se tiddeskrivi modi awtomatizzati biex jiġu rranġati l-kontrolluri PID bl-użu ta’ għodod Simulink bħal:
- PID Tuner
- Rispons Optimizer
- Tuner tas-Sistema ta' Kontroll,
- Tuner PID Ibbażat fuq Rispons tal-Frekwenza,
- Autotuner PID b'ċirku magħluq.
L-oġġett tas-sistema ta 'kontroll se jkun drive elettriku bbażat fuq mutur DC eċċitati minn kalamiti permanenti, li jaħdmu flimkien ma' gearbox għal tagħbija inerzjali, bil-parametri li ġejjin:
- vultaġġ tal-provvista tal-mutur, ;
- reżistenza attiva tal-istralċ tal-armatura tal-mutur, ;
- reattanza induttiva tal-istralċ tal-armatura tal-mutur, ;
- koeffiċjent tat-torque tal-magna, ;
- mument ta' inerzja tar-rotor tal-mutur, .
Parametri tat-tagħbija u tal-gearbox:
- mument ta' inerzja tat-tagħbija, ;
- proporzjon tal-ger, .
L-artikoli prattikament ma fihomx formuli matematiċi, madankollu, huwa mixtieq li l-qarrej ikollu għarfien bażiku fit-teorija tal-kontroll awtomatiku, kif ukoll esperjenza fl-immudellar fl-ambjent Simulink biex jifhem il-materjal propost.
Mudell tas-sistema
Ejja nikkunsidraw sistema ta 'kontroll lineari għall-veloċità angolari ta' servo elettriku drive, li dijagramma ta 'blokki simplifikata tagħha hija ppreżentata hawn taħt.
Skont l-istruttura mogħtija, inbena mudell ta 'sistema bħal din fl-ambjent Simulink.
Mudelli tad-drajv elettriku (subsistema tal-attwatur elettriku) u tagħbija inerzjali (subsistema tat-tagħbija) inħolqu bl-użu ta' blokki tal-librerija tal-immudellar fiżiku :
- mudell ta 'sewqan elettriku,
- mudell ta 'tagħbija inerzjali.
Mudelli ta 'sewqan u tagħbija elettrika jinkludu wkoll sottosistemi tas-sensuri ta' kwantitajiet fiżiċi varji:
- kurrent li jiċċirkola fl-istralċ tal-armatura tal-mutur (subsistema A),
- vultaġġ fuq l-istralċ tiegħu (subsistema V),
- veloċità angolari tal-oġġett ta' kontroll (subsistema Ω).
Qabel ma nissettjaw il-parametri tal-kontrollur PID, ejja nħaddmu l-mudell għall-kalkolu, u naċċettaw il-funzjoni tat-trasferiment tal-kontrollur . Ir-riżultati tas-simulazzjoni għal sinjal ta' input ta' 150 rpm huma murija hawn taħt.
Mill-analiżi tal-graffs ta’ hawn fuq jidher ċar li:
- Il-koordinata tal-output tas-sistema ta 'kontroll ma tilħaqx il-valur speċifikat, i.e. Hemm żball statiku fis-sistema.
- Il-vultaġġ fuq il-koljaturi tal-mutur jilħaq valur ta '150 V fil-bidu tas-simulazzjoni, li jwassal għall-falliment tiegħu minħabba l-provvista ta' vultaġġ akbar minn dak nominali (24 V) lill-koljaturi tiegħu.
Ħalli r-rispons tas-sistema għal impuls wieħed irid jissodisfa r-rekwiżiti li ġejjin:
- qabża (qabża) mhux aktar minn 10%,
- Ħin ta' żieda inqas minn 0.8 s,
- Ħin temporanju (Ħin ta' settlement) inqas minn 2 s.
Barra minn hekk, ir-regolatur għandu jillimita l-vultaġġ fornut lill-istralċ tal-mutur għall-valur tal-vultaġġ tal-provvista.
Twaqqif tal-kontrollur
Il-parametri tal-kontrollur huma kkonfigurati bl-użu tal-għodda , li hija disponibbli direttament fit-tieqa tal-parametri tal-blokk tal-Kontrollur PID.
L-applikazzjoni titnieda billi tagħfas buttuna Intona...jinsab fuq il-pannell Irfinar awtomatizzat. Ta 'min jinnota li qabel ma twettaq l-istadju tal-issettjar tal-parametri tal-kontrollur, huwa meħtieġ li tagħżel it-tip tiegħu (P, PI, PD, eċċ.), kif ukoll it-tip tiegħu (analogu jew diskreti).
Peress li wieħed mir-rekwiżiti huwa li jillimita l-koordinat tal-ħruġ tiegħu (vultaġġ fuq l-istralċ tal-mutur), il-medda ta 'vultaġġ permissibbli għandha tiġi speċifikata. Għal din:
- Mur fit-tab Saturazzjoni tal-Output.
- Ikklikkja fuq il-buttuna tal-bandiera Limitu tal-ħruġ, bħala riżultat ta 'liema l-oqsma għall-iffissar tal-limiti ta' fuq (Limitu ta 'fuq) u aktar baxxi (Limitu ta' isfel) tal-firxa tal-valur tal-output huma attivati.
- Issettja l-konfini tal-firxa.
It-tħaddim korrett tal-unità regolatur bħala parti mis-sistema jinvolvi l-użu ta 'metodi mmirati lejn il-ġlieda kontra s-saturazzjoni integrali. Il-blokka timplimenta żewġ metodi: kalkolu lura u kklampjar. Informazzjoni dettaljata dwar dawn il-metodi tinsab . Il-menu drop-down tal-għażla tal-metodu jinsab fuq il-pannell Kontra l-istralċ.
F'dan il-każ, aħna se niktbu l-valuri 24 u -24 fl-oqsma Limitu ta 'fuq и Limitu aktar baxx għaldaqstant, u uża wkoll il-metodu tal-ikklampjar biex telimina s-saturazzjoni integrali.
Tista 'tinnota li d-dehra tal-blokka regolatur inbidlet: deher sinjal ta' saturazzjoni ħdejn il-port tal-ħruġ tal-blokk.
Sussegwentement, aċċetta l-bidliet kollha billi tagħfas il-buttuna Applika, lura għat-tab Main u agħfas il-buttuna Intona..., li se tiftaħ tieqa ġdida għall-applikazzjoni tal-PIDTuner.
Fiż-żona grafika tat-tieqa, jintwerew żewġ proċessi temporanji: bil-parametri kurrenti tal-kontrollur, i.e. għal kontrollur mhux ikkonfigurat, u għal valuri magħżula awtomatikament. Il-valuri tal-parametri ġodda jistgħu jitqiesu billi tikklikkja l-buttuna Uri l-Parametrijinsab fuq l-toolbar. Meta tagħfas il-buttuna, se jidhru żewġ tabelli: il-parametri magħżula tal-kontrollur (Parametri tal-Kontrollur) u l-valutazzjonijiet tal-karatteristiċi tal-proċess temporanju bil-parametri magħżula (Prestazzjoni u Robustezza).
Kif jidher mill-valuri tat-tieni tabella, il-koeffiċjenti tal-kontrollur ikkalkulati awtomatikament jissodisfaw ir-rekwiżiti kollha.
L-issettjar tar-regolatur jitlesta billi tagħfas il-buttuna bi trijangolu aħdar li jinsab fuq il-lemin tal-buttuna Uri l-Parametri, wara li l-valuri tal-parametri l-ġodda jinbidlu awtomatikament fl-oqsma korrispondenti fit-tieqa tal-issettjar tal-parametri tal-blokk tal-Kontrollur PID.
Ir-riżultati ta 'simulazzjoni ta' sistema b'kontrollur sintonizzat għal diversi sinjali ta 'input huma murija hawn taħt. F'livelli ta 'sinjal ta' input għoli (linja blu), is-sistema se topera fil-mod ta 'saturazzjoni tal-vultaġġ.
Innota li l-għodda PID Tuner tagħżel il-koeffiċjenti tal-kontrollur ibbażati fuq mudell linearizzat, għalhekk meta timxi għal mudell mhux lineari, huwa meħtieġ li jiġu ċċarati l-parametri tiegħu. F'dan il-każ, tista 'tuża l-applikazzjoni .
Letteratura
- Manwal tar-Regoli tal-Intunazzjoni tal-Kontrollur PI u PID. Aidan O'Dwyer
- Disinn tas-Sistema ta 'Kontroll PID u Sintonizzazzjoni Awtomatika bl-użu ta' MATLAB, Simulink. Wang L.
- Kontroll PID f'forma mhux stretta. Karpov V.E.
- Kontrolluri PID. Kwistjonijiet ta' implimentazzjoni. Partijiet 1, 2. Denisenko V.
Sors: www.habr.com