Регулирование по П закону

[Никита]

В реале совсем немного технологических параметров, способных изменяться не то, что скачком, а быстрее, чем работает электропривод регулирующего клапана.

Не совсем так, часто это вопрос выбора привода. Хотя в случае верно выбранного привода тезис верен. В тех же теплопунктах на одинаковых клапанах для регулирования температуры в батареи и в теплообменник ГВС разница во времени хода клапана отличается на порядок. И все равно, при испытаниях и наладке удавалось сбросить воду с современных малообъемных пластинчатых теплообменников так, что клапан не успевал. Это при перекрытом разборе через спускник с Ду15.
С другой стороны, дифференцировать такие процессы тоже не сильно необходимо, куда торопиться -то. А некоторые параметры, раз уж на то пошло, вообще начинают меняться в обратную сторону. Классический пример - набухание парового котла. И тут производная скорее вредна.

Вопрос-то, изначальный, напомню, был про отсутствие Д-составляющей в конкретной схеме.

Нутк в том и смысл интегрирования и регулятор вообще не знает и знать не должен о интимных свойствах привода

Знать должен проектировщик и наладчик, привод без местной ОС и И-составляющая в регуляторе - это заведомо положительная обратная связь в главном контуре. И наладке такой контур не поддается.

Му-му была собачкой и скорее всего не знала что она "мума"

Не знала бы - не отзывалась бы. Белоснежка и гномы тоже были сказочными жителями. А теперь из семи гномов - один черный, один желтый, один трансвестит, две феминистки и т.д. Не все стоит переписывать в угоду моде. Элементная база меняется, но законы остаются.

[rwg]

Д-составляющая в данном случае - абстрактное понятие, обозначающее одно из слагаемых на выходе регулятора

Чем мне не нравится классическая Д-составляющая - она дифференцирует рассогласование - разницу между заданием и сигналом обратной связи. Для следящих систем это неплохо, а для стабилизирующих это приводит к излишнему дёрганию задвижки при изменении задания. По этой причине я в своих программах выношу её за знак разности, пропускаю через форсирующее звено (плюс фильтр низких частот 3 порядка с постоянной времени в 8 раз меньше времени дифференцирования) только сигнал датчика. В результате регулятор быстрее реагирует на изменение регулируемого параметра, но не спеша отрабатывает изменение задания.

мы теряем координату скорости привода. А на нее наложена нелинейность, обусловленная частотой и числом пар полюсов.

Другое название МЭО - "ИМ с постоянной скоростью". Дали на привод со временем хода 26 сек импульс 0,26сек, теоретически он повернётся на 1% . Практическая погрешность 10-20% ни на что не влияет.
Есть другая нестабильность и нелинейность, которая намного неприятнее. МЭО крутит задвижку или заслонку, положение которой крайне нелинейно меняет пропускную способность трубопровода, расход в котором зависит от часто неконтролируемого перепада давления на нём. Коэффициент передачи объекта от положения задвижки до сигнала датчика обычно крайне нестабильная и нелинейная величина. Впрочем постоянная времени объекта - часто тоже величина переменная.

[Никита]

Дали на привод со временем хода 26 сек импульс 0,26сек, теоретически он повернётся на 1%

Да, вниз от номинала к нулю работает хорошо. Но вот форсировать скорость вверх - уже хрен. Теперь дискуссия перетекла в русло соотношения времени хода с постоянной времени объекта и то, насколько можно считать привод, едущий на полной скорости, срабатывающим мгновенно относительно объекта:)

МЭО крутит задвижку или заслонку, положение которой крайне нелинейно меняет пропускную способность трубопровода, расход в котором зависит от часто неконтролируемого перепада давления на нём

Ну есть такая проблема, но для теплоснабжения и ГВС она не сильно актуальна. Сопротивление теплообменника известно и написано в паспорте. Примерное сопротивление системы тоже известно. Располагаемый напор - тоже или известен или отрегулирован.
Хотя был в практике объект, который собирали по принципу "из того, что было". Там задвижка клиновая стояла Ду50, когда нужен был клапан Ду15. Там да, одного минимального импульса было достаточно чтобы температура из недостаточной стала избыточной и наоборот.
И в этом случае, кстати, применение производной тоже недостаток. Потому как загоним систему в расходящиеся колебания. Но это тоже классический случай из учебника про передаточный коэффициент и Гурвица с Найквистом и вылечился шайбой.

[rwg]

Ну есть такая проблема, но для теплоснабжения и ГВС она не сильно актуальна. Сопротивление теплообменника известно и написано в паспорте. Примерное сопротивление системы тоже известно. Располагаемый напор - тоже или известен или отрегулирован.

По всей стране стоят миллионы регулирующих задвижек, заслонок и клапанов. В лучшем случае единственное, про них известно - коэффициент пропускной способности в полностью открытом состоянии. Зависимость пропускной способности от положения привода как правило никто и никогда не определял, заводские характеристики покрыты мраком. И простейшие проверки часто показывают, что пропускная способность в открытом состоянии в 2-10 раз превышает максимально возможную, привод используется на 10-50% своего рабочего диапазона.
В паровых котлах перепад давления на клапане, регулирующем подачу воды в котёл, может меняться раз в 10 и больше. Например давление за питающим насосом 1,6 МПа, давление в котле от 0 до 1,5 МПа - перепад меняется в 16 раз, пропускная способность клапана при одном и том же положении клапана - в 4 раза.

[VADR]

Знатный холивар получился.
Вернувшись к первоначальному вопросу, думается мне следующее. Как выше не раз писали, П-регулятор вкупе с исполнительным механизмом получается не совсем П-регулятором. Во что он превращается - замнём для ясности , а если ещё вспомнить о характеристике объекта... В общем, с П-регулятором мы имеем систему, на динамические характеристики которой мы повлиять не можем (и объект, и исполнительный механизм - такие, какие есть и других не будет). А что делать, если эта система будет неустойчивой или в автоколебания войдёт? Может быть, тут и поможет d-звено, чтобы изменить характеристики системы и, возможно, добиться устойчивости. По умолчанию, пока такой необходимости нет, d=0. Ну а если потербуется, проще поиграть настройками, чем переделывать регулятор.

Уровень уж точно к быстроизменяющимся параметрам не относится.

Я бы не был столь категоричным. Завтра с работы закину скрин тренда с реального объекта.

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.

Вот опять же - не всегда. К примеру, я плотно работаю с автоматикой от финской фирмы Valmet. У них для управления приводами типа МЭО есть специальный функциональный блок, который ставится за ПИД-регулятором (будет он ПИД, ПИ, П или ПД - устанавливается настройками), так вот в этом функциональном блоке кроме обычного для этого дела времени хода клапана устанавливается ещё время запуска, время торможения (т.е. при подаче сигнала на открытие/закрытие - время разгона/торможения, ибо это происходит не мгновенно) и время пуска в направлении, противоположном предыдущему (люфт тоже неплохо бы учитывать, ибо он зачастую есть). Так вот если для клапанов с ходом 63 секунды эти параметры можно игнорировать, то для 10-секундных уже лучше бы учесть. Да, таких параметров в паспортах приводов нет, и их приходится подбирать экспериментально.

[Никита]

Знатный холивар получился.

Стараемся

есть специальный функциональный блок, который ставится за ПИД-регулятором

Интересная мысль. Надо подумать на досуге... Алгоритм работы блока известен и доступен для общественности?

Так вот если для клапанов с ходом 63 секунды эти параметры можно игнорировать, то для 10-секундных уже лучше бы учесть.

Сань, а собственно [см. подпись]? У вас же пневматики полно. Я бы при наличии киповского воздуха с МЭО и электроприводами вообще не заморачивался. Позиционер по конструкции проще и мороки меньше. Ладно на больших диаметрах много работать- там компрессор устанет, но на привод с ходом в 10с... Или у вас воздух только в химкорпусе, а по остальным уже все электрическое?

[Looker]

Я бы при наличии киповского воздуха с МЭО и электроприводами вообще не заморачивался. Позиционер по конструкции проще и мороки меньше.

В другой теме:

Продвинутые и богатые - ставят Aumatic и в него в цифре по модбасу или чему еще, вариантов много, засылают требуемое положение.

Aumatic, те с которыми имел дело - тоже двигатель, время хода около 16 секунд. ПИ, ПИД - отлично работали, настройка из среды RSLogix 5K (для PIDE - D часть сам определяет) или RSLoopOptimizer (D - можно указать, применять или не применять). Оба варианта показывали хороший и примерно одинаковый результат, но коэффициенты отличались и сильно.
Где "ленивые" методы не желали давать результат, применял (Циглер с Никольсом отдыхают):

Это для объектов с самовыравниванием (уровень к этому не относится, но с этим хорошо справлялись ленивые методы).

Картинка настроек с реального проекта, ИМ Aumatic.

[VADR]

Алгоритм работы блока известен и доступен для общественности?

Нет, не известен. Но, в принципе, ничего там экстраординарного быть не должно. Кстати, там ещё есть минимальная длительность импульса (толкать по 0,1 с в большинстве случаев смысла нет), минимальная пауза между импульсами, ещё что-то для режима позиционирования - не припомню всё.

Сань, а собственно [см. подпись]? У вас же пневматики полно.

Да, полно. Причём на некоторых объектах есть и пневматика, и электропривод. Может быть, нормативка какая или типовые решения - к своему стыду, за 21 год в профессии этим вопросом не задавался. К примеру, на паровых котлоагрегатах расход питательной воды регулируется у нас только электроприводом. Разным - как с приводом типа МЭО, так и с аналоговыми позиционерами. Может быть, как раз потому что при необходимости можно штурвал на механику переключить и вручную крутануть, а с пневматикой так не получится. Может быть, просто "исторически сложилось". Не могу сказать.
Кстати, да: 10-секундные электропривода у нас только в цехах, где нет КИПовского воздуха.

[Никита]

В другой теме

Ключевая фраза:

при наличии киповского воздуха

Где "ленивые" методы не желали давать результат, применял (Циглер с Никольсом отдыхают):

Эта методика известна со времён учебы. Не ручаюсь именно за числа в формулах (они зависят от того, на какой оптимум настраиваем), но подход знакомый. Правда вот на реальных объектах разгонную снять - та ещё затея. Даже на 5% дёрнуть уставку уже проблема. Кстати, в преамбуле к той методике ещё вычислялось значение запаздывания к инерционности и по нему определялось, нужен ли пид в принципе, или достаточно позиционного, или и пид работать не будет и нужно импульсное...

минимальная пауза между импульсами, ещё что-то для режима позиционирования - не припомню всё

Вот это уже интереснее. Т.е. если и ШИМ, то не простой, а с плавающим периодом... Поэтому и спросил. Велосипед тоже устроен просто, но если рассмотреть с десяток разных - в каждом найдется и что-то полезное и что-то откровенно кривое из техрешений...

Разным - как с приводом типа МЭО, так и с аналоговыми позиционерами. Может быть, как раз потому что при необходимости можно штурвал на механику переключить и вручную крутануть, а с пневматикой так не получится.

А привода, естественно без возврата? Т.е. при полном блэкауте останутся там же, где и были, пока котел не остынет?

Кстати, коллеги, в порядке оффтопа: никто не сталкивался с проблемами слетания прошивок ауматиков? А то в условиях хренового питания это начинает напоминать ситуацию с коронавирусом и приобретать характер эпидемии... Мойша устал с ними воевать...

[Бондарев Михаил]

какая ветка интересная! как в старые добрые времена!

[VADR]

Завтра с работы закину скрин тренда с реального объекта.

Собственно тренд одного уровня за 7,5 минут. Сейчас он уже более спокойный, удалось подстроить, а пару недель назад провалы и скачки были от полного до пустого за 2-3 секунды. П-регулятор, зелёная линия-измерение уровня, серая - положение клапана, синяя - задание (П-регулятор никогда не приходит к заданию, работает выше него). Клапан - аналоговый пневматический, весьма шустрый.

P-Capture.JPG

Отправлено спустя 3 минуты 18 секунд:

А привода, естественно без возврата? Т.е. при полном блэкауте останутся там же, где и были, пока котел не остынет?

Да, именно так. Не обязательно пока котёл не остынет, операторы могут вручную штурвалы покрутить. Да и нельзя на котлах при аварийном останове воду оставлять без возможности регулирования. Закрывать по защите - да, надо. Но после этого некоторое время вручную котёл подпитывают, чтобы экраны без воды не оставить (если, конечно, остановка не по упуску воды - тогда подпитывать нельзя).

[petr2off]

Сходил вчера на кафедру. Результаты:
1) Отечественная наука употребляет водку Профессорская.
2) По алгоритму - взяли тайм-аут. При этом выразили сомнение - что отрицательная обратная связь по положению РК сформирует П закон регулирования в ПД алгоритме регулятора.
Оцифровал еще текстовку, ниже - текстовое описание алгоритма.

11. Регулятор уровня в ПНД-1

Функциональная схема регулятора представлена на рис.10 (Приложение 2).
АСР предназначена для поддержания заданного значения уровня в ПНД-1 с воздействием на РК на напорной линии сливного насоса в ПНД-1 (M7NAB19AA201).
Регулирование осуществляется по П-закону, формируемому путем подачи на вход ПД-алгоритма сигнала по уровню в ПНД-1 (M7LCC01CL001), сигнала отрицательной обратной связи по положению РК на напоре сливного насоса в ПНД-1 (M7NAB19AA201) и сигнала от ручного задатчика с АРМ.
При недостоверности сигнала по уровню, неисправности РК или работе "сторожа" регулятор переводится в режим "Дистанция" с включение динамического автобаланса и выдачей сигнала "Аварийны отказ" на АРМ оператора.
При повышении уровня в ПНД-1 выше заданного значения регулятор переводится в режим "Дистанция" и закрывается РК.

[Никита]

По алгоритму - взяли тайм-аут.

Ну что ж, подождем, что скажет профессура.
Хотя, подозреваю что во всем этом холиваре с перепутанными терминами и непонятной аппроксимацией разобраться не поможет не то что водка Профессорская, но и портвейн с пивом по-студенчески... Вообще, по уму, водка должна быть доцентской, а профессорским - уже коньяк.

[rwg]

Пока тайм-аут - можно почитать про ПИД-регулятор с МЭО:
https://habr.com/ru/post/345714/

[Looker]

Вложить файл не удалось:

Желающим самостоятельно сочинять регулятор рекомендую Изермана.

[Jackson]

В реале совсем немного технологических параметров, способных изменяться не то, что скачком, а быстрее, чем работает электропривод регулирующего клапана.

Но есть.
Пример - напряжение синхронного генератора. И также реагирует на действие регулятора. В пределах быстродействия измерительных цепей - именно скачком (так это и выглядит на трендах, снятых с регуляторов).
Но уровень, конечно же, к таким не относится.

Кстати схожу на стенд, проверю, будет ли работать регулятор при нулевом Кп и ненулевом Тд.

[Miraflores]

Что вы спорите? Возьмите порисуйте в матлабе АФХ. Чем дальше (-1,0) от АФХ тем лучше.

[Ryzhij]

Для чего лучше? Для устойчивости?
Так не Найквистом единым....
есть, как минимум, ещё критерий Михайлова и другие :)

[Jackson]

Что вы спорите?

Да уже два года как закончили, вообще-то.

Jackson » 29 окт 2021, 14:51