Ushbu maqola Simulink muhitida PID kontrollerlarini sozlashning avtomatlashtirilgan usullariga bag'ishlangan bir qator maqolalarni boshlaydi. Bugun biz PID Tuner ilovasi bilan qanday ishlashni aniqlaymiz.
kirish
Sanoatda yopiq pastadirli boshqaruv tizimlarida ishlatiladigan eng mashhur kontrollerlar turi PID kontrollerlari deb hisoblanishi mumkin. Va agar muhandislar nazoratchining tuzilishi va ishlash printsipini talabalik davridan eslab qolishsa, unda uning konfiguratsiyasi, ya'ni. nazorat qiluvchi koeffitsientlarni hisoblash hali ham muammo bo'lib qolmoqda. Ham xorijiy (masalan, [1, 2]) va mahalliy (masalan, [3, 4]) juda ko'p adabiyotlar mavjud, bu erda regulyatorlarni sozlash avtomatik boshqaruv nazariyasining ancha murakkab tilida tushuntiriladi.
Ushbu maqolalar seriyasi Simulink vositalaridan foydalangan holda PID kontrollerlarini sozlashning avtomatlashtirilgan usullarini tavsiflaydi, masalan:
- PID tyuner
- Javob optimizatori
- Boshqaruv tizimi tyuneri,
- Chastota javobiga asoslangan PID tyuner,
- Yopiq tsiklli PID avtotyuner.
Boshqarish tizimining ob'ekti quyidagi parametrlarga ega bo'lgan, inertial yuk uchun vites qutisi bilan birgalikda ishlaydigan doimiy magnitlar bilan qo'zg'atilgan shahar dvigateliga asoslangan elektr haydovchi bo'ladi:
- vosita kuchlanishi, ;
- vosita armatura o'rashining faol qarshiligi, ;
- vosita armatura o'rashining induktiv reaktivligi, ;
- Dvigatel momenti koeffitsienti, ;
- motor rotorining inersiya momenti, .
Yuk va vites qutisi parametrlari:
- yukning inersiya momenti, ;
- vites nisbati, .
Maqolada deyarli matematik formulalar mavjud emas, ammo o'quvchi avtomatik boshqaruv nazariyasi bo'yicha asosiy bilimlarga ega bo'lishi, shuningdek, taklif qilingan materialni tushunish uchun Simulink muhitida modellashtirish tajribasiga ega bo'lishi maqsadga muvofiqdir.
Tizim modeli
Servo elektr haydovchining burchak tezligini chiziqli boshqarish tizimini ko'rib chiqaylik, uning soddalashtirilgan blok diagrammasi quyida keltirilgan.
Berilgan tuzilishga muvofiq, Simulink muhitida bunday tizimning modeli qurilgan.
Jismoniy modellashtirish kutubxonasi bloklari yordamida elektr qo'zg'alish (Elektr aktuator quyi tizimi) va inertial yuk (Yuklash quyi tizimi) modellari yaratilgan. :
- elektr haydovchi modeli,
- inertial yuk modeli.
Elektr qo'zg'aysan va yuk modellari, shuningdek, turli xil jismoniy miqdorlarning sensorli quyi tizimlarini o'z ichiga oladi:
- dvigatelning armatura o'rashida oqayotgan oqim (A quyi tizimi),
- uning o'rashidagi kuchlanish (V quyi tizim),
- boshqaruv ob'ektining burchak tezligi (ostizim Ō).
PID kontroller parametrlarini o'rnatishdan oldin, kontrollerning uzatish funktsiyasini qabul qilib, hisoblash uchun modelni ishga tushiramiz. . 150 rpmli kirish signali uchun simulyatsiya natijalari quyida ko'rsatilgan.
Yuqoridagi grafiklarni tahlil qilishdan ko'rinib turibdiki:
- Boshqarish tizimining chiqish koordinatasi belgilangan qiymatga etib bormaydi, ya'ni. Tizimda statik xatolik mavjud.
- Dvigatel o'rashlaridagi kuchlanish simulyatsiya boshida 150 V qiymatiga etadi, bu uning o'rashlariga nominaldan (24 V) kattaroq kuchlanish ta'minoti tufayli uning ishlamay qolishiga olib keladi.
Tizimning bitta impulsga javobi quyidagi talablarga javob berishi kerak:
- oshib ketish (Oshib ketish) 10% dan ko'p bo'lmagan,
- Ko'tarilish vaqti 0.8 s dan kam,
- Vaqtinchalik vaqt (Oʻrnatish vaqti) 2 s dan kam.
Bunga qo'shimcha ravishda, regulyator vosita o'rashiga berilgan kuchlanishni besleme kuchlanishining qiymatiga cheklashi kerak.
Tekshirish moslamasini sozlash
Nazoratchi parametrlari asbob yordamida sozlanadi , bu to'g'ridan-to'g'ri PID Controller blok parametrlari oynasida mavjud.
Ilova tugmani bosish orqali ishga tushiriladi Sozlash…panelda joylashgan Avtomatlashtirilgan sozlash. Shuni ta'kidlash kerakki, kontroller parametrlarini o'rnatish bosqichini amalga oshirishdan oldin uning turini (P, PI, PD va boshqalar), shuningdek uning turini (analog yoki diskret) tanlash kerak.
Talablardan biri uning chiqish koordinatasini (dvigatel sargisidagi kuchlanish) cheklash bo'lganligi sababli, ruxsat etilgan kuchlanish diapazoni ko'rsatilishi kerak. Buning uchun:
- Tabga o'ting Chiqishning toʻyinganligi.
- Bayroq tugmasini bosing Chiqishni cheklash, buning natijasida chiqish qiymati diapazonining yuqori (Yuqori chegara) va pastki (Quyi chegara) chegaralarini belgilash uchun maydonlar faollashtiriladi.
- Diapazon chegaralarini belgilang.
Tizimning bir qismi sifatida regulyator blokining to'g'ri ishlashi integral to'yinganlik bilan kurashishga qaratilgan usullardan foydalanishni o'z ichiga oladi. Blok ikkita usulni amalga oshiradi: orqaga hisoblash va siqish. Ushbu usullar haqida batafsil ma'lumot joylashgan . Usul tanlashning ochiladigan menyusi panelda joylashgan Shamolga qarshi.
Bunday holda, biz maydonlarga 24 va -24 qiymatlarini yozamiz Yuqori chegara и Pastki chegara mos ravishda, shuningdek, integral to'yinganlikni yo'q qilish uchun siqish usulidan foydalaning.
Regulyator blokining ko'rinishi o'zgarganini sezishingiz mumkin: blokning chiqish porti yonida to'yinganlik belgisi paydo bo'ldi.
Keyin tugmani bosib barcha o'zgarishlarni qabul qiling Qo'llash, yorlig'iga qayting asosiy va kppku Sozlash…, bu yangi PIDTuner ilova oynasini ochadi.
Oynaning grafik maydonida ikkita vaqtinchalik jarayon ko'rsatiladi: boshqaruvchining joriy parametrlari bilan, ya'ni. sozlanmagan kontroller uchun va avtomatik ravishda tanlangan qiymatlar uchun. Yangi parametr qiymatlarini tugmani bosish orqali ko'rish mumkin Parametrlarni ko'rsatishasboblar panelida joylashgan. Tugmani bosganingizda ikkita jadval paydo bo'ladi: boshqaruvchining tanlangan parametrlari (Controller Parameters) va tanlangan parametrlar (Umumiylik va mustahkamlik) bilan vaqtinchalik jarayonning xususiyatlarini baholash.
Ikkinchi jadvalning qiymatlaridan ko'rinib turibdiki, avtomatik hisoblangan boshqaruvchi koeffitsientlari barcha talablarni qondiradi.
Regulyatorni sozlash tugmaning o'ng tomonida joylashgan yashil uchburchak bilan tugmani bosish bilan yakunlanadi Parametrlarni ko'rsatish, shundan so'ng yangi parametr qiymatlari PID Controller bloki parametrlarini sozlash oynasidagi tegishli maydonlarda avtomatik ravishda o'zgaradi.
Bir nechta kirish signallari uchun sozlangan kontroller bilan tizimni simulyatsiya qilish natijalari quyida ko'rsatilgan. Kirish signalining yuqori darajalarida (ko'k chiziq) tizim kuchlanish to'yinganligi rejimida ishlaydi.
E'tibor bering, PID Tuner vositasi chiziqli modelga asoslangan boshqaruvchi koeffitsientlarini tanlaydi, shuning uchun chiziqli bo'lmagan modelga o'tishda uning parametrlarini aniqlashtirish kerak. Bunday holda siz dasturdan foydalanishingiz mumkin .
adabiyot
- PI va PID kontrollerlarini sozlash qoidalari bo'yicha qo'llanma. Aidan O'Dvayer
- PID boshqaruv tizimini loyihalash va MATLAB, Simulink yordamida avtomatik sozlash. Vang L.
- Qattiq bo'lmagan shaklda PID nazorati. Karpov V.E.
- PID kontrollerlari. Amalga oshirish masalalari. 1, 2-qismlar. Denisenko V.
Manba: www.habr.com