Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Предотвращение интегрального насыщения

Интегральное насыщение (integral windup) представляет собой эффект, который наблюдается, когда ПИ - или ПИД-регулятор в течение длительного времени должен компенсировать ошибку, лежащую за пределами диапазона управляемой переменной. Поскольку выход регулятора ограничен, ошибку сложно свести к нулю.

Если ошибка управления длительное время сохраняет знак, величина интегральной составляющей ПИД-регулятора становится очень большой. Это, в частности, происходит, если управляющий сигнал ограничен настолько, что расчетный выход регулятора отличается от реального выхода исполнительного механизма. Так как интегральная часть становится равной нулю лишь некоторое время спустя после того, как значение ошибки изменило знак, интегральное насыщение может привести к большому перерегулированию. Интегральное насыщение является результатом нелинейностей в системе, связанных с ограничением выходного управляющего сигнала, и может никогда не наблюдаться в действительно линейной системе.

Рассмотрим сказанное на примере. ПИ-регулятор, основанный на позиционном алгоритме, используется для управления сервомотором. Опорное значение для угла поворота оси двигателя изменяется настолько, что происходит насыщение выходного управляющего сигнала — напряжения, подаваемого на двигатель. В действительности ускорение двигателя ограничено. Переходная характеристика угла поворота оси двигателя показана на рис. 6.13.

Одним из способов ограничить влияние интегральной части заключается в условном интегрировании. Пока ошибка достаточно велика, ее интегральная часть не требуется для формирования управляющего сигнала, а для управления достаточно пропорциональной части. Интегральная часть, используемая для устранения стационарных ошибок, необходима только в тех случаях, когда ошибка относительно невелика. При условном интегрировании эта составляющая учитывается в окончательном сигнале, только если ошибка не превосходит определенного порогового значения. При больших ошибках ПИ-регулятор работает как пропорциональный регулятор. Выбор порогово­го значения для активизации интегрального члена — далеко не тривиальная задача. В аналоговых регуляторах условное интегрирование можно выполнить с помощью диода Зинера (ограничителя), который подключается параллельно с конденсатором в цепи обратной связи операционного усилителя в интегрирующем блоке регулятора. Такая схема ограничивает вклад интегрального сигнала.

В цифровых ПИД-регуляторах избежать интегрального насыщения можно более удобным способом. Интегральную часть можно настроить на каждом интервале выборки так, чтобы выходной сигнал регулятора не превышал определенного предела. Управляющий сигнал ud сначала вычисляется с помощью алгоритма ПИ-регулятора, а затем следует проверять, превышает ли он установленные пределы

После ограничения выходного сигнала интегральная часть регулятора сбрасыва­ется. Ниже приведен пример программы ПИ-регулятора с защитой от насыщения — до тех пор, пока управляющий сигнал остается в установленных пределах, последний оператор в тексте программы не влияет на интегральную часть регулятора.

Для предотвращения насыщения у ПИД-регулятора описанный метод следует несколько видоизменить. Интегральная часть обновляется с помощью значения es. = и — uj, которое представляет собой разность между реальным текущим выходом исполнительного механизма и и расчетным выходом регулятора и. Выход исполнительного механизма либо измеряется непосредственно, если это возможно, либо вычисляется с помощью модели. Погрешность es равна нулю, если исполнительный механизм обеспечивает требуемый управляющий сигнал и насыщения нет. Для сброса интегральной части сигнал es умножается на множитель 1/Т, где Tt представляет собой коэффициент, который называется постоянной времени слежения. В алгоритме ПИ-регулятора, приведенном выше, эта постоянная времени равна h, т. е. обновление выходной величины регулятора происходит уже к моменту следующей выборки. Если алгоритм регулятора содержит дифференциальную часть, целесообразно обновлять интеграл гораздо реже. Соответствующее значение для постоянной времени слежения Tt равно времени интегрирования 71,-. При этом выходная величина ПИ регулятора равна

где и — ограниченное значение и [уравнение (6.34)]. Если управляющий сигнал насыщен, то разность u-ud будет изменять интегральную часть до тех пор, пока насыщение не исчезнет, т. е. насыщение предотвращается. Этот метод соответствует рис. 6.13 в.

Дифференцируя интегральную часть, получим

или в дискретном виде

В результате алгоритм ПИ-регулятора принимает вид

где определяется из уравнения (6.35). В данном случае интегрирование аппроксимировано разностями вперед вместо разностей назад. Такая замена необходима, поскольку должно быть известно до вычисления интегральной части.

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Ограничение управляющего сигнала | Программируемые логические контроллеры. Назначение и функции
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 5102; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.