Регулирование по П закону

[Никита]

Да нет, регулятор один.

Ну пусть будет один, хотя теоретически, если разрисовать передаточные - все равно будет два контура).ИМ с обратной связью по положению - по сути позиционер.

Суть не в этом, при управлении ИМ, умеющим ехать только с постоянной скоростью, дифференциальная составляющая не имеет смысла (кстати, пропорциональная тоже, важен только знак и выход за заданную нечувствительность). Или едет, или не едет.
Линейные регуляторы (ПИД, точнее ПД, иногда ПДД) в таких системах применяется в двух вариантах:
- ПД совместно с блоком ШИМ для электропривода. В этом случае ШИМ превращает [с некоторыми допусками] ИМ постоянной скорости в интегрирующее звено (больше вход - больше заполнение импульсов - быстрее едет - быстрее копится перемещение), интегрируя сигнал от ПД на входе, получаем классическое ПИ - звено.
- С частотником для управления ИМ (ни разу не видел в реале, но слышал неоднократно). Схема аналогична, но приближение к интегратору более точное чем в случае с шим, и контакторы изнашиваются меньше [за отсутствием таковых].
Третий вариант, который похоже у вас и реализован - когда механизм по сравнению с объектом можно считать безынерционным (либо шустрый позиционер, либо объект такой что временем хода МЭО можно пренебречь. Тогда иногда можно вносить Д-составляющую, но она должна вноситься именно в регуляторе основного параметра, а у вас в структуре такой возможности нет. Я чего и упомянул про сумматор - их по идее, должно быть два, а вот между ними как раз и можно пытаться реализовывать законы.
Да, в статике возможен вариант, когда при полностью устаканившемся режиме Д-составляющая отловит резкое изменение уровня или задания и выскочит за нечувствительность позиционера. Но насколько реален такой режим в вашем случае - надо смотреть, подозреваю что все равно будет работать в режиме колебаний "вокруг да около". Ну и опять же - а толку то? Задача дифференцирования - увеличить управление, если параметр отклоняется быстро, а увеличивать-то некуда...

[petr2off]

В среду на кафедру пойду, к специалистам по ТАУ. По результатам теплой встречи отпишусь.

[IvanovOA]

Некоторое уточнение по рассматриваемой схеме регулирования (Если убрать второстепенные блоки и связи, то это будет типовая одноимпульсная схема)
Во первых - такая схема регулирования уровня применяется в теплоэнергетике лет 60 а м.б. и больше и реализовывалась еще на ламповых регуляторах.
Во вторых - в ней кроме ПД- звена (программный блок регулирования) имеется последовательно соединенное с ним И - звено (исполнительный механизм для привода клапана типа МЭО),в результате чего имеем от произведения этих звеньев ПИ- регулятор.
Но как жесткая обратная связь по положению исполнительного механизма превращает его в П - регулятор???? Кто-нибудь может это объяснить или показать преобразование на примере с передаточными функциями.

[Никита]

о вторых - в ней кроме ПД- звена (программный блок регулирования) имеется последовательно соединенное с ним И - звено (исполнительный механизм для привода клапана типа МЭО),в результате чего имеем от произведения этих звеньев ПИ- регулятор.

Именно это я и пытаюсь донести. МЭО вместе с пускателем (или что еще подобное) - нелинейный элемент. И теория линейных систем тут неприменима. Ну нельзя на классический пускатель подать 20% или 50% управляющего воздействия. Поэтому в случае с ПД-регулятором его линеаризуют неким девайсом (шим или частотник), который получает аналоговый сигнал и регулирует скорость перемещения. Тогда утверждение справедливо.
Вообще, тут на форуме больше десяти лет тому мы эту тему обсуждали...
Позиционирование заслонки
И потом еще всплывала...
Трехходовой клапан
Осталось математику конкретного контура наложить на математику управления приводом :)

[Gucev]

При жесткой отрицательной обратной связи интегратора, а МЭО таким является, мы получаем инерционное звено первого порядка,
с постоянной времени, равной времени полного хода МЭО. Соответственоо, если в регуляторе только П, результат буде то же П,
соответственно астатизма нет, а он нужен и И необходим уже в самом регуляторе, т.е. регулятор должен быть ПИ.

[rwg]

при управлении ИМ, умеющим ехать только с постоянной скоростью, дифференциальная составляющая не имеет смысла (кстати, пропорциональная тоже, важен только знак и выход за заданную нечувствительность). Или едет, или не едет.

Советую почитать учебную литературу или познакомиться с документацией на соответствующие регуляторы, например Овеновские ТРМ12, ТРМ212. ИМ движется короткими импульсами - перемещениями, выполняет роль интегратора импульсов ПДД2-регулятора, вместе они образуют ПИД-регулятор. Благодаря Д-составляющей эти импульсы начинают появляться раньше при росте рассогласования и прекращаются быстрее при уменьшении рассогласования, в целом правильно настроенный ПДД2 -регулятор с МЭО ничем не уступает аналоговому ПИДу за исключением времени хода ИМ из одного крайнего положения в другое. На этих регуляторах держится вся отечественная теплоэнергетика, да и за рубежом их немало.
viewtopic.php?t=6432

[Gucev]

ПДД2 без жесткой обратной связи

Отправлено спустя 1 минуту 15 секунд:
Если ОС есть, регулятор классика ПИД

Отправлено спустя 5 минут 16 секунд:
А вообще, берем Семена, читаем Бергера и мне кажется тему снимаем.

Отправлено спустя 21 минуту 59 секунд:
Лучший ПДД2 ремиконт, ЗЭиМ, но они только делали его, я думаю 30 лет уже не тайна, а я был в ящике, и видел оригинал в Москве, штука плагиатная, но классная.

[Никита]

интегратора, а МЭО таким является

В каких координатах мэо является интегрирующим звеном?

Отправлено спустя 2 минуты 34 секунды:

выполняет роль интегратора импульсов ПДД2-регулятора

Аналогичный вопрос. В каких координатах работает трм и где в стандартной формуле пид-закона регулирования упоминаются импульсы?

Отправлено спустя 1 минуту 57 секунд:

Отправлено спустя 5 минут 16 секунд:
А вообще, берем Семена, читаем Бергера и мне кажется тему снимаем.

Где берём? И что-то фамилия Бергера мне ни разу не встречалась в теории автоматического управления, он чего то все больше про контроллеры...

[rwg]

В каких координатах мэо является интегрирующим звеном

Угол поворота МЭО - интеграл от его скорости поворота по времени, где скорость может принимать одно из трёх значений - 0(стоит), +const(открывается) и -const(закрывается), а время - сумма длительностей управляющих импульсов на открытие и закрытие. Средняя длительность импульса 0,1-1сек, время полного хода МЭО 20-60 секунд, за 1 импульс при отсутствии сильных возмущений МЭО обычно поворачивается на 0,2-1% своего полного хода.

[Никита]

Угол поворота МЭО - интеграл от его скорости поворота по времени, где скорость может принимать одно из трёх значений - 0(стоит), +const(открывается) и -const(закрывается)

Согласен. Но в формуле \(y(t) = K_P\cdot E(t) + K_I\int_{0}^{t}E(t)dt+K_D\cdot\frac{dE(t)}{dt}\) импульсов нет и быть не может, это линейное звено.
Все прибамбасы от Овна, Сименса и иже с ними типа 42-го FB - это уже навороты на классическую теорию, набор разных звеньев, собранных для удобства пользователя. И при попытке разобраться вводят в блуд.
Типовых линнейных динамических звеньев, напомню, всего десять. Все остальное - комбинации, в т.ч. с нелинейными.
Мне-то рассказывать не надо, был период в несколько лет, когда я исключительно теплом занимался и всяких Овенов, Данфосов, Саутеров, Висманов и прочего видел едва ли не больше, чем голых баб. [А если считать не сколько раз, а сколько разных, то в сезон, когда по три-четыре теплопункта в неделю запускали - точно больше].
Увы, если подходить с позиции Бергера и Семена, то понять суть невозможно и этот специалист до первой смены вендора. А если разобраться как знания из учебников применить, то я без всякого семена это на копеечной AVR сделаю (чем собственно сейчас и занимаюсь).

[rwg]

Все прибамбасы от Овна, Сименса и иже с ними - это уже навороты на классическую теорию. И при попытке разобраться вводят в блуд.

Не знаю, насколько классичны для вас труды Ротача или Клюева. У Ротача в 1973 году вышла книга "Расчёт динамики промышленных автоматических систем". Там несколько страниц посвящены этим регуляторам, которые тогда называли импульсными. У Клюева "трёхимпульсное" регулирование описано ещё в книге 1970 года. Я сам учился работе с импульсными регуляторами, работающими с ИМ постоянной скорости по книге Клюева 1989 года "Наладка средств автоматизации", страницы 87-93 и по описаниям импульсных регуляторов Ремиконта Р-100.

[Ryzhij]

ПИД прекрасно ложится и на ИМ с МЭО.
Надо только помнить, что:
- в уравнении ПИД выход CV это положение клапана. Какими сигналами мы приведём позиционер в нужное состояние это уже вопрос десятый;
- позиционер любого типа обладает своими ограничениями по быстродействию. Из этого ещё не следует принципиальная неприменимость каких-либо коэффициентов в уравнении ПИД. Процессы, они тоже бывают весьма неспешными.

[Никита]

По книге Клюева я диплом писал, давно правда. Да и потом довелось в остатках структуры Главмонтажавтоматики поработать)

в уравнении ПИД выход CV это положение клапана

Сие справедливо как раз для Клюева, при рассмотрении в качестве ПИД-звена совокупности аналогового регулятора и клапана с ОС, как единого аппроксимированного типовым звена. В книге даже, насколько помню, был вариант вообще без элемента, реализующего приведенное уравнение, просто с введением времязадающих элементов в цепь ОС по положению. Да, с определенными допущениями можно рассматривать и в таком ключе.
Одно НО: в схеме у ТС присутствуют отдельно клапан и отдельно блок вычисления ПД-воздействия. А при таком раскладе выход регулятора положением клапана быть никак не может, отсюда и дискуссия. И надо рассматривать отдельно каждый элемент цепи. И тогда выход регулятора максимум, чем может быть - это скоростью двигателя МЭО. А это или частотник или ШИМ, о чем я собственно и писал. Или в середине контура появляется нелинейность, являющая собой реверсивный пускатель.

[Ryzhij]

Всё нормально.
Между регулятором - блоком вычисления CV исходя из PV и SP в соответствии с выбранным законом регулирования и ИМ всегда будет какое-то УСО. Оно также со всеми своими характеристиками входит в контур регулирования, но вот включать УСО в ПИД-регулятор я бы не стал.
Это моветон.

[Sergy6661]

y(t)=KP⋅E(t)+KI∫t0E(t)dt+KD⋅dE(t)dt

Товарищи! А вам не кажется что вы в своих изысканиях перешли в НИИЧАВО? В данной формуле при подставлении КI и KD = "0" просто выходное воздействие прямо пропорционально только рассогласованию*KP.
Хотя теория одна, но формул и реализаций хватает, например ПИД от Дельты не работает при Ki=0.

включать УСО в ПИД-регулятор я бы не стал.
Это моветон.

+100500

Отправлено спустя 9 минут 6 секунд:

Не знаю, насколько классичны для вас труды Ротача или Клюева. У Ротача в 1973 году вышла книга "Расчёт динамики промышленных автоматических систем". Там несколько страниц посвящены этим регуляторам, которые тогда называли импульсными.

Необходимо классиков трансформировать на современные реалии...

Отправлено спустя 6 минут 28 секунд:
Я делал ПИД регулятор с Д=0 для регулировки оборотов дизеля на ПЛК Овен, при этом обороты получал по модбасу от блока GC100, а исполнительный мех-м был простейший эл-двигатель+редуктор, двигающий заслонку ТНВД, ни какой обратной связи с ИМ нет, т.к куда, а главное зачем ее присобачить не понятно!

[rwg]

Я делал ПИД регулятор с Д=0 для регулировки оборотов дизеля на ПЛК Овен, при этом обороты получал по модбасу от блока GC100, а исполнительный мех-м был простейший эл-двигатель+редуктор, двигающий заслонку ТНВД, ни какой обратной связи с ИМ нет

Я делал на ПЛК110 управление паровым котлом, там были 2 ПИ и два ПИД-регулятора - ПИД-регуляторы держали уровень в котле и давление пара, управляли задвижками на воде и газе, ПИ-регуляторы регулировали разрежение в топке и соотношение газ-воздух, управляли частотниками вентилятора и дымососа (управление сигналами Медленнее-Быстрее). Все измерения - по модбасу от Овен ТРМ200. Обратные связи с ИМ были "виртуальными" - программа считала, что выходной сигнал регулятора равен сумме длительностей управляющих импульсов со своими знаками (больше-меньше плюс-минус), а для того, чтобы правильно рассчитать управляющее воздействие ПИД регулятора эта обратная связь дополнительно дифференцировалась с постоянной времени, равной времени интегрирования. В вузовских учебниках вся теория подробно расписана.

[IvanovOA]

Мне представляется, опять ушли от основной темы. Давайте перенесемся лет на тридцать назад и забудем о микроконтроллерах, ШИМах и остальной цифровой лабуде. Эта схема работала еще на аналоговых регуляторах. Кто-то возражает, то в рамках теории линейных систем, ПД-звено, соединенное последовательно с И-звеном дадут ПИ-звено. Но как это ПИ-звено при охвате жесткой обратной связью превращается в П-звено (регулятор)?

[Sergy6661]

В среду на кафедру пойду, к специалистам по ТАУ. По результатам теплой встречи отпишусь.

Ждем четверга.

[Sergy6661]

обратная связь дополнительно дифференцировалась с постоянной времени, равной времени интегрирования.

Да, наверное для предотвращения бессмысленного и вредного накопления ∫t0E(t) составляющей в крайних положениях исполнительного механизма, но для П регулятора обратные связи не имеют смысла вообще.

[Никита]

В данной формуле при подставлении КI и KD = "0" просто выходное воздействие прямо пропорционально только рассогласованию*KP.

Это во-первых, очевидно из формулы, во-вторых из здравого смысла - ПИД регулятор при нулевых коэффициентах вырождается в П.
Что до реализаций - структуры могут быть разные.

Это моветон.

Вопрос не в моветоне. Вопрос в том, что, как говорил один из моих преподавателей математики, "при упрощениях и сокращениях уравнений, проверьте, не теряете ли вы корни". При рассмотрении МЭО с ШИМ и ПДД регулятором как единого ПИД-звена, мы теряем координату скорости привода. А на нее наложена нелинейность, обусловленная частотой и числом пар полюсов.
И вот это ограничение выпадает из модели ПИД-звена. А меж тем, его присутствие если не нивелирует полностью, то значительно меняет свойства Д-составляющей.

Необходимо классиков трансформировать на современные реалии...

Ага. Му-му была черной лесбиянкой... Это упростит понимание теми, кто классиков не читал, но сути не изменит.

Я делал ПИД регулятор с Д=0 для регулировки оборотов дизеля на ПЛК Овен, при этом обороты получал по модбасу от блока GC100, а исполнительный мех-м был простейший эл-двигатель+редуктор, двигающий заслонку ТНВД, ни какой обратной связи с ИМ нет, т.к куда, а главное зачем ее присобачить не понятно!

Вы опять путаете Гоголя с Гегелем. Дизель сам по себе не является интегратором в координатах топливо-обороты. В данном случае имеем один интегратор, охваченный главной ООС. Схемные решения замнем для ясности.
Емкость же в координатах рссход-уровень, наоборот чистое И-звено. И эта система при наличии И-составляющей в регуляторе и отсутствии местных обратных связей, опять же по классике, является структурно-неустойчивой.

В вузовских учебниках вся теория подробно расписана.

В этом то и проблема... В учебнике написано, что 2х2=4, а у инженера 2х2=4,00±5% с вероятностью 0,95. А может быть и 4+0i.

[Jackson]

В этом то и проблема... В учебнике написано, что 2х2=4, а у инженера 2х2=4,00±5% с вероятностью 0,95. А может быть и 4+0i.

Всё так, но ±5% придут с опытом "по месту", а теория (когда правильная) никуда не девается при этом. С неё и начинается всё, а не с ±5%. Так что никакая это не проблема. Обычный путь специалиста - вот это что.

[Ryzhij]

И вот это ограничение выпадает из модели ПИД-звена. А меж тем, его присутствие если не нивелирует полностью, то значительно меняет свойства Д-составляющей.

Смысл фразы неясен.
Д-составляющая относится к одному элементу контура управления, и неясно, как свойства другого элемента контура могут менять свойства первого.
Никто не призывает отвергнуть подход к контуру управления, как к единому целому, но и делать вид, что контур состоит только из ПИД-регулятора, поглощающего при необходимости всё остальное, - неверно.
Так работать и обсчитывать контура управления крайне неудобно.
Декомпозицию не зря придумали задолго до нас.

[Никита]

Смысл фразы неясен. Д-составляющая относится к одному элементу контура управления, и неясно, как свойства другого элемента контура могут менять свойства первого.

Немного не так. Да, фраза слишком умно завернута.
Д-составляющая в данном случае - абстрактное понятие, обозначающее одно из слагаемых на выходе регулятора, обладающее некими присущими ему и предсказуемыми свойствами. Во, блин, завернул
Смысл в том, что внутри ПИД, рассматриваемого как единый блок из регулятора, линеаризатора и МЭО, присутствует неучтенная в этой модели нелинейность, в виде ограниченной сверху скорости привода. И в данном конкретном случае при анализе поведения дифференциальной составляющей, она будет в модели ПИД-звена и на реальном объекте вести себя абсолютно по разному.
Суть D-составляющей в отслеживании скорости изменения рассогласования, т.е. при резком изменении ошибки регулирования изменение выхода регулятора [в случае с моделью - положения МЭО] должно быть пропорционально скорости изменения ошибки. В пределе, при ступенчатом воздействии вертикального фронта, МЭО должен открыться мгновенно при любом положительном ненулевом Kd именно за счет D-составляющей. Реально - он откроется так быстро, как ему позволят двигатель с редуктором.
А в случае с реальным отдельным ПД и МЭО с обратной связью по положению, все быстрые изменения выхода регулятора будут погашены двигателем.
Т.е. в данной задаче формула линейного ПИД-регулятора для анализа и синтеза неприменима, модель не адекватна объекту.

[Ryzhij]

В пределе, при ступенчатом воздействии вертикального фронта, МЭО должен открыться мгновенно при любом положительном ненулевом Kd именно за счет D-составляющей.

В реале совсем немного технологических параметров, способных изменяться не то, что скачком, а быстрее, чем работает электропривод регулирующего клапана. Иначе привода такого типа не применялись бы.
Уровень уж точно к быстроизменяющимся параметрам не относится.

[Sergy6661]

Sergy6661 писал(а): ↑Вчера, 23:40
Необходимо классиков трансформировать на современные реалии...
Ага. Му-му была черной лесбиянкой... Это упростит понимание теми, кто классиков не читал, но сути не изменит.

Му-му была собачкой и скорее всего не знала что она "мума", а сделал ее мумой немой Герасим, человек хороший, старательный, но через чур исполнительный.

Смысл в том, что внутри ПИД, рассматриваемого как единый блок из регулятора, линеаризатора и МЭО, присутствует неучтенная в этой модели нелинейность, в виде ограниченной сверху скорости привода.

Нутк в том и смысл интегрирования и регулятор вообще не знает и знать не должен о интимных свойствах привода, ему своей математики хватает. Как уже выше писали и уровень мгновенно не изменяется и температура и прочее, вносить в формулу кроме инерции среды еще и свойства ИМ конечно можно (Овеновцы так намутили совместно с отечественными учеными) и это даже работает хорошо иногда(но не всегда), только ПИД и без этого работает.