Регуляторы для объектов с большим запаздыванием

Регуляторы для объектов с большим запаздыванием [c.181]

Из сравнения качества управления следует, что переходный процесс в разомкнутой системе при ступенчатом изменении установившегося состояния может существенно отличаться от переходного процесса самого объекта управления, если очень большие изменения, входной переменной должны быть исключены. При больших отклонениях управляющей переменной, что характерно для апериодических регуляторов, можно достичь меньшего времени регулирования. Однако это ведет к увеличению чувствительности системы к величине запаздывания. Поэтому в общем случае применять апериодические регуляторы для объектов с большим запаздыванием не рекомендуется. [c.197]

Методы синтеза регуляторов, описанные в предыдущих главах, позволяют непосредственно учитывать реальные запаздывания, присутствующие в объекте управления. Это осуществляется достаточно легко, так как запаздывание просто вводится в модель объекта, представленную в дискретной форме, что является еще одним преимуществом дискретного представления по сравнению с описанием объекта в классе непрерывных сигналов. В связи с этим регуляторы для объектов с запаздыванием могут быть непосредственно синтезированы с использованием ранее изложенных методов. Управление объектами с запаздыванием, малым по сравнению с их другими динамическими характеристиками, уже рассматривалось в некоторых примерах. Малое запаздывание или является допустимой аппроксимацией малых постоянных времени объекта управления, или соответствует действительно присутствующим в объекте задержкам в передаче сигналов. Если же запаздывание велико по сравнению с другими динамическими характеристиками объекта, то здесь возможно несколько особых случаев, о которых речь пойдет ниже. Следует подчеркнуть, что большие значения запаздывания необходимо рассматривать исключительно как наличие задержек в передаче сигналов. В общем случае объекты управления с запаздыванием можно разделить на два класса объекты, характеризующиеся только задержкой в передаче сигналов, т. е. объекты с чистым запаздыванием, и объекты, обладающие запаздыванием и собственной динамикой. [c.181]

Таким образом, лучшее качество управления для низкочастотного объекта с большим запаздыванием обеспечивается регулятором состояния, регулятором-предиктором и параметрически оптимизируемым регулятором ЗПР-2 (или ЗПР-З с гж1). Регулятор-предиктор характеризуется наименьшими, регулятор ЗПР-2 — наибольшими, а регулятор состояния — средними значениями отклонений управляющей переменной. [c.197]

В задачах, рассмотренных в предыдущих главах, оптимальные настройки выбирались по простым эмпирическим правилам. В настоящей главе эти правила будут рассмотрены более подробно. Здесь будут обсуждены методы определения наилучших настроек для регуляторов, работающих на действующих объектах, а также задача определения настроек регуляторов для проектируемых объектов. Специальный раздел главы посвящен регулированию объектов с большим запаздыванием, так как подобные объекты очень трудно поддаются автоматизации и в некоторых случаях для их регулирования может потребоваться разработка специального регулятора. [c.236]

Если запаздывание (1 не включено в матрицу системы А [см. уравнение (9.1-7)], а представлено лишь задержкой по входу и (к—с1) или задержкой по переменным состояния х(к—с1), что соответствует уравнениям (9.1-6) и (9.1-8), преимущество регулятора состояния, заключающееся во введении обратных связей по всем переменным состояния, не может быть реализовано. При синтезе регуляторов состояния для объектов с запаздыванием его следует вводить в матрицу системы А, если переменные состояния могут быть непосредственно измерены. Хотя при этом для большого времени запаздывания размерность (ш+с1)Х (ш+с1) матрицы А становится большей, алгоритм синтеза регулятора состояния не изменяется. Как можно видеть из уравнений (3.6-39) и (3.6-40), изменяются лишь А, Ь и с по сравнению с обычными дискретными моделями объектов. [c.185]

Параметры регуляторов для исследуемых объектов с большим временем запаздывания [c.194]

В этом случае неустойчивость возникает при с1 2 (табл. 9.2.2). В табл. 9.2.3 приведены наибольшие значения неустойчивых корней для значений с1, равных 1, 2, 5, 10 и 20. Для очень больших запаздываний замкнутая система с компенсационным регулятором становится настолько чувствительной к изменению даже на один такт запаздывания в объекте, что всегда возникает неустойчивость. Следовательно, такой регулятор можно применять только в тех случаях, когда запаздывание известно точно. [c.187]

В табл. 9.2.4 приведены значения соответствующих корней. Если исключить случай с1=1, неустойчивости не возникает. Следовательно, система с ПИ-регулятором менее чувствительна к изменению запаздывания в объекте. Только при использовании ПИ-регулятора, синтезированного для (1=1, возникает неустойчивость при запаздывании в объекте (1=2. Более того, можно заметить, что большие значения корней характеристического уравнения соответствуют большим значениям запаздывания в объекте, превышающим выбранное для расчета регулятора. Поскольку при этом [c.187]

Если объект обладает запаздыванием, то с помощью обычных регуляторов с двумя или тремя видами регулирующего воздействия трудно добиться высокого качества регулирования. Максимальное допустимое значение коэффициента усиления оказывается недостаточным, так как запаздывание вводит большое отставание по фазе еще до того, как в достаточной степени начинает проявляться демпфирующее воздействие инерционных элементов. Период колебаний велик, он не менее чем в 2 раза превышает время запаздывания, так что уменьшение отклонения до нуля произойдет не раньше, чем по истечении времени, равного пяти-шести значениям времени запаздывания. Было предложено много методов для улучшения качества переходных процессов в системах с запаздыванием. Большинство этих методов [Л. 8— 13] предусматривает введение в регулятор элемента задержки. Просто регулятор, который использует информацию о том, что объект имеет запаздывание, равное Ь секунд, должен иметь возможность вводить более тонкое корректирующее воздействие, чем регулятор, который воспринимает только сигнал ошибки. Приведенные ниже примеры свидетельствуют о том, что возможный эффект от использования таких схем меньше для систем с чисты.м запаздывание м, чем для систем, у которых постоянная времени равна времени запаздывания. [c.250]

Частота, на которой фазовый сдвиг равен 180°, является резонансной частотой системы регулирования, и колебания параметра на этой частоте или на близких к ней частотах усиливаются системой регулирования так же, как если бы это было в случае слабо демпфированной системы второго порядка. Посмотрим, как будет вести себя система, изображенная на рис. 5-10, если на нее будут воздействовать небольшие возмущения по нагрузке на критической частоте. Выходной сигнал 0 отстает на 180° от сигнала 0н, т. е. когда 0н максимален, 0 достигает минимума. Хотя регулятор работает без запаздывания, его выходной сигнал на 180° отстает от выходного сигнала объекта, так как выход регулятора увеличивается при уменьшении 0. Таким образом, выходной сигнал регулятора Кр(—0) совпадает по фазе с нагрузкой 0н, и этот суммарный сигнал может оказаться больше исходного возмущения. Установившееся значение амплитуды выходного сигнала равно произведению суммарного входного сигнала на величину модуля и на коэффициент усиления объекта. Для системы, изображенной на рис. 5-10, [c.134]

Для сравнения качества управления и чувствительности к неточному заданию времени запаздывания различных алгоритмов управления и регуляторов для объектов с большим запаздыванием было проведено моделирование процессов регулирования на ЭВМ с помощью пакета программ САВСА, описанного в гл. 29 [30.1]. При моделировании использовались два типа объектов объект с чистым запаздыванием [c.190]

Существует большое число работ, связанных с проектированием непрерывных регуляторов для объектов с запаздыванием (см. [9.11 —[9.7] и [9.14]). В них детально рассмотрены как параметрически оптимизируемые регуляторы пропорционального и интегрального типа, так и регуляторы-предикторы, предложенные в работе Ресвика [9.1]. В последних модель объекта с запаздыванием включена в обратную связь регулятора, в результате чего удается получить наименьшее время установления переходных процессов. Недостатки таких регуляторов-предикторов и их модификаций (см. [5.14]) состоят в их относительно высокой эксплуатационной стоимости и высокой чувствительности к несоответствию реального и заложенного при синтезе времени запаздывания. В общем случае для управления объектами с запаздыванием рекомендуется использовать пропорционально-интегральные регуляторы, динамические характеристики которых являются аппроксимацией регуляторов-предикторов. Однако применение цифровых вычислителей позволяет существенно снизить их эксплуатационную стоимость. Поэтому мы ниже снова рассмотрим дискретное управление объектами с (большим) запаздыванием. [c.183]

Для управления объектами с большим запаздыванием пригодны параметрически оптимизируемые регуляторы, описанные в гл. 5, которые представлены в форме, позволяющей сформировать управление для конечного вре.мени установления переходных процессов (гл. 7), а также регуляторы состояния, описанные в гл. 8. При этом структура параметрически оптимизируемых регуляторов типа ПР-] остается той же, однако их параметры могут существенно измениться. Апериодические регуляторы АР(у) и АР( -Ы) для объектов с запаздыванием уже были рассмотрены ранее. Для регуляторов состояния способ введения запаздывания в векторноматричную модель объекта управления играет существенную роль. Этот раздел содержит дополнения к методам синтеза регуляторов, изложенным выше. [c.183]

Так как регуляторы-предикторы можно использовать только для асимптотически устойчивых объектов, при управлении низкочастотными объектами с большим запаздыванием рекомендуется применять регуляторы состояния с наблюдателями и параметрическн оптимизируемые ПИ- и ПИД-регуляторы. [c.197]

Системы автоматического регулирования с переменной структурой, разработанные на основе развитой теории и принципов построения таких систем, обеспечивают возможность во время протекания переходного процесса скачкообразно изменять структуру и параметры системы при помощи логического устройства. Статический регулятор с переменной структурой эффективно используется для управления классом неустойчивых гетерогенных термохимических процессов, описываемых системой нелинейных дифференциальных уравнений. Для высококачественного управления объектами с взаимосвязанными технологическими параметрами и запаздыванием разработан интегральный регулятор с неременной структурой и минимальными воздействиями регулирующего органа (необходимыми лишь для компенсации возмущающих воздействий в установившихся режимах). Для улучшения динамики процессов управления объектами с большими постоянными времени, работающими в условиях помех, разработан интегральный дискретный регулятор с переменной структурой. [c.260]

Таким образом, применимость двухпозиционного регулирования зависит кроме величины допустимых отклонений температуры AI, обусловленных технологичес.кими требованиями, от времени запаздывания Тз, вносимого всеми элементами системы регулирования, от времени разгона объекта р и от того, насколько нужно сблизить между собой предельные температуры I и I2, т. е. насколько можно уменьшить регулируемую часть мощности Рг — Pi по отношению к нерегулируемой мощности Р. Возможность уменьшения регулируемой мощности вавнсит, с технологической стороны, от системы питания объекта и от конструктивных возможностей ее настройки. С другой стороны, уменьшение регулируемой части мощности приводит к уменьшению устойчивости регулирования. Для устойчивой работы регулятора необходимо, чтобы мощность Рг, при всех режимах работы объекта, оставалась больше его теплоотдачи, а мощность Pi оставалась всегда меньше его теплоотдачи. При невыполнении этого условия обе предельные установившиеся температуры ti и t2 окажутся выше (или ниже) заданной температуры 4 пои этом температура объекта отклонится в одну сторону от заданного значения и объект окажется вне сферы действия системы регулирования. [c.253]

Качество работы системы регулирования определяется свойствами объекта, характеристиками регулятора, а также точкой приложения и величиной возмущения. Иногда качество простой одноконтурной системы регулирования можно существенно улучшить с помощью сравнительно небольших усовершенствований, таких как уменьшение запаздывания или одной из меньших постоянных времени, использование позиционера для улучшения характеристики клапана, введение в регулятор дополнительного воздействия по производной. Если и после этого качество работы системы остается неудовлетворительным из-за больших неконтролируемых изменений нагрузки, следует рассмсгреть возможность использования более сложных систем регулирования. [c.205]

Как было указано выше, позиционные регуляторы применимы для многоемкостных объектов только в случае незначительных переходных запаздываний (по сравнению с временем разгона) и малой емкости на стороне подачи по сравнению с емкостью на стороне потребления. При отсутствии этих условий позиционный принцип регулирования обычно совершенно непригоден из-за чрезмерно больших колебаний регулируемой температуры. [c.257]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...