Makala haya yanaanza mfululizo wa makala yaliyotolewa kwa mbinu otomatiki za kurekebisha vidhibiti vya PID katika mazingira ya Simulink. Leo tutajua jinsi ya kufanya kazi na programu ya PID Tuner.
Utangulizi
Aina maarufu zaidi ya vidhibiti vinavyotumika katika tasnia katika mifumo ya udhibiti wa kitanzi funge inaweza kuchukuliwa kuwa vidhibiti vya PID. Na ikiwa wahandisi wanakumbuka muundo na kanuni ya uendeshaji wa mtawala kutoka siku zao za wanafunzi, basi usanidi wake, i.e. hesabu ya coefficients ya kidhibiti bado ni tatizo. Kuna idadi kubwa ya fasihi, zote za kigeni (kwa mfano, [1, 2]) na za nyumbani (kwa mfano, [3, 4]), ambapo marekebisho ya vidhibiti yanaelezewa kwa lugha ngumu zaidi ya nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki.
Mfululizo huu wa makala utaelezea njia za kiotomatiki za kurekebisha vidhibiti vya PID kwa kutumia zana za Simulink kama vile:
- Kibadilishaji cha PID
- Kiboresha Majibu
- Kirekebisha Mfumo wa Kudhibiti,
- Kirekebishaji cha Majibu ya Mara kwa Mara Kulingana na PID,
- Kitanzi Kinachofungwa cha PID Autotuner.
Kitu cha mfumo wa kudhibiti kitakuwa gari la umeme kulingana na motor ya DC iliyosisimuliwa na sumaku za kudumu, ikifanya kazi pamoja na sanduku la gia kwa mzigo wa inertial, na vigezo vifuatavyo:
- voltage ya usambazaji wa gari, ;
- upinzani hai wa vilima vya silaha za motor, ;
- mwitikio wa kufata neno wa vilima vya silaha za injini, ;
- mgawo wa torque ya injini, ;
- wakati wa inertia ya rotor motor, .
Vigezo vya mzigo na sanduku la gia:
- wakati wa inertia ya mzigo, ;
- uwiano wa gia, .
Nakala kivitendo hazina fomula za hesabu, hata hivyo, inahitajika kwamba msomaji awe na maarifa ya kimsingi katika nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki, na vile vile uzoefu wa kuunda mfano katika mazingira ya Simulink ili kuelewa nyenzo zilizopendekezwa.
Mfano wa mfumo
Hebu tuchunguze mfumo wa udhibiti wa mstari wa kasi ya angular ya gari la umeme la servo, mchoro wa kuzuia rahisi ambao umewasilishwa hapa chini.
Kwa mujibu wa muundo uliotolewa, mfano wa mfumo huo ulijengwa katika mazingira ya Simulink.
Miundo ya kiendeshi cha umeme (mfumo mdogo wa kiendeshaji cha Umeme) na mzigo wa inertial (Mfumo mdogo wa Pakia) ziliundwa kwa kutumia vizuizi vya maktaba ya kielelezo halisi. :
- mfano wa gari la umeme,
- mfano wa mzigo wa inertial.
Viendeshi vya umeme na mifano ya upakiaji pia ni pamoja na mifumo ndogo ya sensorer ya idadi tofauti ya mwili:
- sasa inapita katika vilima vya armature ya motor (mfumo mdogo A),
- voltage kwenye vilima vyake (mfumo mdogo wa V),
- kasi ya angular ya kitu cha kudhibiti (mfumo mdogo Ξ©).
Kabla ya kuweka vigezo vya kidhibiti cha PID, hebu tuendeshe kielelezo kwa hesabu, tukikubali kazi ya uhamishaji ya kidhibiti. . Matokeo ya kuiga kwa ishara ya pembejeo ya 150 rpm yanaonyeshwa hapa chini.
Kutokana na uchambuzi wa grafu hapo juu ni wazi kuwa:
- Uratibu wa pato la mfumo wa udhibiti haufikia thamani maalum, i.e. Kuna hitilafu tuli katika mfumo.
- Voltage juu ya vilima vya magari hufikia thamani ya 150 V mwanzoni mwa simulation, ambayo itasababisha kushindwa kwake kwa sababu ya usambazaji wa voltage kubwa kuliko ile ya kawaida (24 V) kwa vilima vyake.
Acha jibu la mfumo kwa msukumo mmoja lazima likidhi mahitaji yafuatayo:
- overshoot (Overshoot) si zaidi ya 10%,
- Muda wa kupanda chini ya 0.8 s,
- Muda mfupi (Muda wa kutulia) chini ya sekunde 2.
Kwa kuongeza, mdhibiti lazima apunguze voltage iliyotolewa kwa upepo wa magari kwa thamani ya voltage ya usambazaji.
Kuweka kidhibiti
Vigezo vya mtawala vimeundwa kwa kutumia chombo , ambayo inapatikana moja kwa moja kwenye dirisha la vigezo vya kuzuia Mdhibiti wa PID.
Programu inazinduliwa kwa kubonyeza kitufe Tune...iko kwenye paneli Urekebishaji wa kiotomatiki. Ni muhimu kuzingatia kwamba kabla ya kufanya hatua ya kuweka vigezo vya mtawala, ni muhimu kuchagua aina yake (P, PI, PD, nk), pamoja na aina yake (analog au discrete).
Kwa kuwa moja ya mahitaji ni kupunguza uratibu wake wa pato (voltage kwenye vilima vya motor), safu ya voltage inayoruhusiwa inapaswa kubainishwa. Kwa hii; kwa hili:
- Nenda kwenye kichupo Kueneza kwa Pato.
- Bofya kwenye kifungo cha bendera Punguza pato, kama matokeo ambayo sehemu za kuweka mipaka ya juu (Juu) na ya chini (Kikomo cha chini) ya anuwai ya thamani ya pato imeamilishwa.
- Weka mipaka ya safu.
Uendeshaji sahihi wa kitengo cha mdhibiti kama sehemu ya mfumo unahusisha matumizi ya mbinu zinazolenga kupambana na kueneza kwa ujumuishaji. Kizuizi hutumia njia mbili: kuhesabu nyuma na kushinikiza. Maelezo ya kina kuhusu njia hizi iko . Menyu kunjuzi ya uteuzi wa mbinu iko kwenye paneli Kupinga upepo.
Katika kesi hii, tutaandika maadili 24 na -24 kwenye uwanja Kikomo cha juu ΠΈ Kikomo cha chini ipasavyo, na pia tumia njia ya kushinikiza ili kuondoa kueneza muhimu.
Unaweza kuona kwamba kuonekana kwa kizuizi cha mdhibiti kimebadilika: ishara ya kueneza imeonekana karibu na bandari ya pato ya block.
Ifuatayo, ukubali mabadiliko yote kwa kubonyeza kitufe Kuomba, rudi kwenye kichupo Kuu ya na Π½Π°ΠΆΠΈΠΌΠ°Π΅ΠΌ ΠΊΠ½ΠΎΠΏΠΊΡ Tune..., ambayo itafungua dirisha jipya la programu ya PIDTuner.
Katika eneo la picha la dirisha, michakato miwili ya muda mfupi inaonyeshwa: na vigezo vya sasa vya mtawala, i.e. kwa kidhibiti ambacho hakijasanidiwa, na kwa maadili yaliyochaguliwa kiotomatiki. Thamani mpya za parameta zinaweza kutazamwa kwa kubofya kitufe Onyesha Vigezoiko kwenye upau wa vidhibiti. Unapobofya kifungo, meza mbili zitaonekana: vigezo vilivyochaguliwa vya mtawala (Vigezo vya Mdhibiti) na tathmini ya sifa za mchakato wa muda mfupi na vigezo vilivyochaguliwa (Utendaji na Uimara).
Kama inavyoweza kuonekana kutoka kwa maadili ya jedwali la pili, mgawo wa kidhibiti uliohesabiwa kiotomatiki unakidhi mahitaji yote.
Mpangilio wa mdhibiti umekamilika kwa kushinikiza kifungo na pembetatu ya kijani iko upande wa kulia wa kifungo Onyesha Vigezo, baada ya hapo maadili mapya ya parameta yatabadilika kiotomatiki katika sehemu zinazolingana kwenye dirisha la mipangilio ya parameta ya Kidhibiti cha PID.
Matokeo ya kuiga mfumo na kidhibiti kilichopangwa kwa mawimbi kadhaa ya pembejeo yanaonyeshwa hapa chini. Katika viwango vya juu vya ishara za pembejeo (mstari wa bluu), mfumo utafanya kazi katika hali ya kueneza kwa voltage.
Kumbuka kuwa zana ya PID Tuner huchagua mgawo wa kidhibiti kulingana na muundo wa mstari, kwa hivyo wakati wa kuhamia mfano usio na mstari, ni muhimu kufafanua vigezo vyake. Katika kesi hii, unaweza kutumia programu .
Fasihi
- Mwongozo wa Kanuni za Marekebisho ya PI na Kidhibiti cha PID. Aidan O'Dwyer
- Usanifu wa Mfumo wa Kudhibiti wa PID na Urekebishaji Kiotomatiki kwa kutumia MATLAB, Simulink. Wang L.
- Udhibiti wa PID katika fomu isiyo kali. Karpov V.E.
- Vidhibiti vya PID. Masuala ya utekelezaji. Sehemu ya 1, 2. Denisenko V.
Chanzo: mapenzi.com