RU2150727C1 - Способ формирования пи-закона регулирования и диагностики автоматической системы - Google Patents
Способ формирования пи-закона регулирования и диагностики автоматической системы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2150727C1 RU2150727C1 RU99113147A RU99113147A RU2150727C1 RU 2150727 C1 RU2150727 C1 RU 2150727C1 RU 99113147 A RU99113147 A RU 99113147A RU 99113147 A RU99113147 A RU 99113147A RU 2150727 C1 RU2150727 C1 RU 2150727C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input signal
- absolute value
- signal
- regulation
- value
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области автоматического регулирования. Технический результат заключается в повышении качества процессов управления и обеспечении контроля состояния системы. Способ заключается в том, что определяют абсолютное значение входного сигнала, пропорционального ошибке регулирования, сравнивают это значение с пороговым уровнем и, если абсолютное значение входного сигнала не превышает порогового уровня, то интегрируют входной сигнал, в случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня интегрируют разность входного сигнала и сигнала, пропорционального результату интегрирования, входной сигнал суммируют с результатом интегрирования, а сумму масштабируют, при каждом случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня измеряют время τ1 этого состояния и времена τi, i=2,...,n, последующих n-1 превышений, удовлетворяющих условию τi ∈ Tд, где Тд - заданное значение времени, проверяют условия τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn и в случае выполнения одного из этих условий формируют сигнал об аварийном состоянии системы. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматического регулирования и предназначено для использования в различных системах автоматики.
Известны способы формирования ПИ-закона регулирования, при которых входной сигнал, пропорциональный ошибке регулирования, интегрируют, результат суммируют с входным сигналом, а суммарный сигнал масштабируют (Ялышев А.У., Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. - М.: Машиностроение, 1981, с. 76 - 77; А.с. N 475602 (СССР), МКИ G 05 B 11/36, опубл. 1975. Электронный аналоговый пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор/ А.У. Ялышев и др.).
Известные способы обеспечивают формирование регулирующего воздействия для объекта, пропорциональное сумме входного сигнала рассогласования системы и интеграла от него:
где kп - коэффициент пропорциональности;
ТИ- постоянная времени.
где kп - коэффициент пропорциональности;
ТИ- постоянная времени.
При таком способе обеспечивается быстрая реакция системы на изменение рассогласования за счет постоянной составляющей и высокая точность регулирования в установившихся режимах, обеспечиваемая интегральной составляющей. Однако при управлении инерционными объектами известные способы не обеспечивают высокое качество регулирования в переходных режимах, что проявляется в повышенной длительности колебательных процессов отработки рассогласования. Это объясняется инерционным действием интегратора. Особенно сильное проявление колебательности наблюдается в системах управления при ограниченной мощности исполнительного устройства, т. е. при наличии нелинейности типа "ограничение". В этом случае замедление отработки рассогласования приводит к увеличению выходного сигнала интегратора и его насыщению. В момент достижения ошибкой системы 0 на выходе интегратора оказывается большое напряжение, снижение которого возможно только при изменении знака рассогласования. В результате в системе возникают длительные колебания. При этом регулирующее устройство не обеспечивает контроля состояния системы и формирования сигнала о выходе системы из рабочего режима.
Таким образом, недостатки известных способов формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы - низкое качество регулирования и отсутствие контроля состояния системы.
Из известных наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является способ формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы, при котором определяют абсолютное значение входного сигнала, пропорционального ошибке регулирования, сравнивают это значение с пороговым уровнем и, если абсолютное значение входного сигнала не превышает порогового уровня, то интегрируют входной сигнал, в случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня интегрируют разность входного сигнала и сигнала, пропорционального результату интегрирования, входной сигнал суммируют с результатом интегрирования, а сумму масштабируют (Патент РФ N 2103715, МКИ G 05 В 11/36, опубл. 1998, БИ N 3).
В соответствии с известным способом формирования ПИ-закона регулирования в установившемся режиме при малой ошибке системы регулирующее воздействие формируют как промасштабированную сумму входного сигнала и интеграла от него, т. е. как при обычном ПИ- законе регулирования. При большом рассогласовании в системе, например при изменении сигнала, регулирующее воздействие формируют как сумму входного сигнала и выходного сигнала интегратора, охваченного отрицательной обратной связью, т.е. как при интегродифференцирующем корректирующем устройстве. В результате обеспечивается высокая точность автоматической системы в установившихся режимах и высокое качество регулирования при переходных процессах. Однако известное регулирующее устройство не обеспечивает контроля состояния системы и формирования сигнала о выходе системы из рабочего режима. Вследствие этого в системе возможны режимы работы с большим рассогласованием или длительные колебательные переходные процессы.
Таким образом, недостатки известного способа формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы - низкое качество регулирования и отсутствие контроля состояния системы.
Цель предлагаемого изобретения - повышение качества регулирования и обеспечение контроля состояния системы.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы, при котором определяют абсолютное значение входного сигнала, пропорционального ошибке регулирования, сравнивают это значение с пороговым уровнем и, если абсолютное значение входного сигнала не превышает порогового уровня, то интегрируют входной сигнал, в случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня интегрируют разность входного сигнала и сигнала, пропорционального результату интегрирования, входной сигнал суммируют с результатом интегрирования, а сумму масштабируют, дополнительно при каждом случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня измеряют время τ1 этого состояния и времена τi, i = 2,.., n последующих n-1 превышений, удовлетворяющих условию τi ∈ Tд , где Тд - заданное значение времени, проверяют условия τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn и в случае выполнения одного из этих условий формируют сигнал об аварийном состоянии системы.
По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки (новые операции):
- при каждом случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня измеряют время τ1 этого состояния и времен τi , i=2,.., n последующих n-1 превышений, удовлетворяющих условию τi ∈ Tд , где Тд - заданное значение времени;
- проверяют условия τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn
- в случае выполнения одного из условий τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn формируют сигнал об аварийном состоянии системы.
- при каждом случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня измеряют время τ1 этого состояния и времен τi , i=2,.., n последующих n-1 превышений, удовлетворяющих условию τi ∈ Tд , где Тд - заданное значение времени;
- проверяют условия τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn
- в случае выполнения одного из условий τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn формируют сигнал об аварийном состоянии системы.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию "новизна".
По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области автоматики и регулирования.
Операции, состоящие в том, что при каждом случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня измеряют время τ1 этого состояния и времена τi , i = 2,...,n последующих n-1 превышений, удовлетворяющих условию τi ∈ Tд , где Тд - заданное значение времени, проверяют условия τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn и, в случае выполнения одного из этих условий формируют сигнал об аварийном состоянии системы, в известных технических решениях не обнаружены.
Следовательно, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию "существенные отличия".
Сущность предлагаемого способа формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы заключается в следующем. В установившемся режиме при малой ошибке системы регулирующее воздействие формируют как промасштабированную сумму входного сигнала и интеграла от него, т.е. как при обычном ПИ- законе регулирования. При большом рассогласовании в системе, например при изменении сигнала задания или возмущения регулирующее воздействие формируют как сумму входного сигнала и выходного сигнала интегратора, охваченного отрицательной обратной связью, т.е. как при интегродифференцирующем устройстве. При каждом превышении абсолютным значением входного сигнала порогового уровня измеряют время τ1 этого значения и времена τi , i= 2,..,n последующих превышений, удовлетворяющих условию τi ∈ Tд , где Тд - заданное значение времени, проверяют условия τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn и в случае выполнения одного из этих условий формируют сигналы об аварийном состоянии системы.
Таким образом, при реализации предлагаемого способа обеспечиваются высокое качество регулирования и контроль состояния системы.
Следовательно, предлагаемое техническое изобретение соответствует требованию "положительный эффект".
Предлагаемый способ формирования ПИ-закона регулирования может быть реализован как программно, так и аппаратно. На фиг. 1 показаны временные диаграммы процессов в регулирующем устройстве, реализующем предлагаемый способ. На фиг. 1 обозначено:
ε - входное воздействие регулирующего устройства (ошибка регулирования);
ε0 - пороговый уровень;
y - выходной сигнал регулирующего устройства;
x - логический сигнал, характеризующий состояние устройства сравнения входного сигнала ε с пороговым уровнем ε0 ;
где Ue - сигнал, соответствующий уровню логической единицы;
u - выходной сигнал регулирующего устройства, отражающий аварийное состояние системы; u = 0 при нормальном состоянии системы, u = Ue при аварийном состоянии.
ε - входное воздействие регулирующего устройства (ошибка регулирования);
ε0 - пороговый уровень;
y - выходной сигнал регулирующего устройства;
x - логический сигнал, характеризующий состояние устройства сравнения входного сигнала ε с пороговым уровнем ε0 ;
где Ue - сигнал, соответствующий уровню логической единицы;
u - выходной сигнал регулирующего устройства, отражающий аварийное состояние системы; u = 0 при нормальном состоянии системы, u = Ue при аварийном состоянии.
На фиг. 1а показана диаграмма переходных процессов для u, y и x, и для случая уменьшения ошибки до значения меньшего по модулю ε0 , за время, не превышающее Тд. В этом случае формирования сигнала об аварии не происходит.
На фиг. 1б показаны диаграммы переходных процессов для случая превышения абсолютным значением ошибки системы порогового уровня ε0 в течение интервала времени, превышающего Тд. При этом в момент времени t0 на выходе регулирующего устройства формируется сигнал u = Ue, свидетельствующий об аварийном состоянии системы.
На фиг. 1в и фиг. 1г показаны временные диаграммы процессов в регулирующем устройстве при колебательном характере изменения входного сигнала (ошибки регулирования ε). На фиг. 1в приведены диаграммы затухающего переходного процесса, при котором τi < τi-1 и не происходит формирования сигнала об аварийном состоянии системы. На фиг. 1г приведены диаграммы процессов при расходящемся колебательном сигнале ошибки ε. В этом случае по истечении времени Тд от момента первого превышения абсолютным значением входного сигнала ε порогового уровня происходит формирование сигнала u = Ue.
Во всех случаях при малой ошибке регулирования |ε| ∠ ε0 регулирующее устройство представляет собой пропорционально-интегральный регулятор с передаточной функцией
где k2 и T - коэффициент передачи и постоянная времени регулирующего устройства.
где k2 и T - коэффициент передачи и постоянная времени регулирующего устройства.
При большом входном сигнале передаточная функция регулирующего устройства имеет вид
где k1 - коэффициент передачи;
T1, T2 - постоянные времени.
где k1 - коэффициент передачи;
T1, T2 - постоянные времени.
Таким образом, при предлагаемом способе осуществляется быстрая отработка большой ошибки регулирования, а при достижении ошибкой уровня ε0 происходит безударное включение астатической составляющей (пропорциональной интегралу от ошибки регулирования), благодаря чему обеспечивается высокая точность регулирования.
Значение ε0 выбирается из условия обязательного переключения закона регулирования на астатический при малых ошибках, т.е. оно должно быть не менее максимально возможной ошибки системы, при статическом регулировании, т.е.
где - gмакс - максимальное входное управляющее воздействие;
fв.м - максимальное возмущающее воздействие;
kо - коэффициент передачи разомкнутой системы при статическом регулировании;
kв - коэффициент передачи системы по возмущению.
В случае, если входной сигнал (ошибка регулирования ε ) в течение времени t ≥ Тд превышает по модулю значение ε0 или совершает незатухающие колебания, что свидетельствует о нарушениях в системе управления или объекте, на выходе регулирующего устройства формируется сигнал об аварийном состоянии системы. Этот сигнал может быть использован для сигнализации об аварии или отключении системы.
Блок-схема алгоритма, реализующего предлагаемый способ, приведена на фиг. 2. Функции основных блоков следующие:
1 - ввод времени Т и порогового уровня ε0;
2 - ввод входного сигнала ε регулирующего устройства;
3 - сравнение абсолютного значения сигнала ошибки с пороговым уровнем ε0;
4 - вычисление регулирующего воздействия в соответствии с интегродифференцирующим преобразованием сигнала ошибки
5 - вычисление регулирующего воздействия в соответствии с пропорционально-интегральным законом регулирования
6 - вывод выходного сигнала регулирующего устройства (регулирующего воздействия);
7 - определение текущего режима работы системы: P3 = True - активизирован режим защиты; P3 = false - режим нормальной работы регулирующего устройства;
8 - сравнение абсолютного значения ошибки с пороговым уровнем;
9 - инициализация режима защиты;
10 - счетчик времени нахождения системы в режиме защиты;
11 - проверка превышения временем нахождения системы в режиме защиты времени Тд;
12 - сравнение абсолютного значения ошибки с пороговым уровнем;
13 - проверка состояния флага окончания импульса;
14 - счетчик длительности текущего импульса, установка флага окончания импульса в положение "True";
15 - проверка условия τi ≥ τi-1
16 - сброс флага признака незатухающего колебательного процесса в случае, если условие τi ≥ τi-1 не выполнено;
17 - переприсвоение τi-1 = τi, обнуление τi = 0 , сброс флага окончания импульса;
18 - проверка условия τ1 = Tд;
19 - проверка флага признака незатухающего процесса;
20 - формирование аварийного сигнала;
21 - сброс признака режима защиты (переход системы в режим нормальной работы).
1 - ввод времени Т и порогового уровня ε0;
2 - ввод входного сигнала ε регулирующего устройства;
3 - сравнение абсолютного значения сигнала ошибки с пороговым уровнем ε0;
4 - вычисление регулирующего воздействия в соответствии с интегродифференцирующим преобразованием сигнала ошибки
5 - вычисление регулирующего воздействия в соответствии с пропорционально-интегральным законом регулирования
6 - вывод выходного сигнала регулирующего устройства (регулирующего воздействия);
7 - определение текущего режима работы системы: P3 = True - активизирован режим защиты; P3 = false - режим нормальной работы регулирующего устройства;
8 - сравнение абсолютного значения ошибки с пороговым уровнем;
9 - инициализация режима защиты;
10 - счетчик времени нахождения системы в режиме защиты;
11 - проверка превышения временем нахождения системы в режиме защиты времени Тд;
12 - сравнение абсолютного значения ошибки с пороговым уровнем;
13 - проверка состояния флага окончания импульса;
14 - счетчик длительности текущего импульса, установка флага окончания импульса в положение "True";
15 - проверка условия τi ≥ τi-1
16 - сброс флага признака незатухающего колебательного процесса в случае, если условие τi ≥ τi-1 не выполнено;
17 - переприсвоение τi-1 = τi, обнуление τi = 0 , сброс флага окончания импульса;
18 - проверка условия τ1 = Tд;
19 - проверка флага признака незатухающего процесса;
20 - формирование аварийного сигнала;
21 - сброс признака режима защиты (переход системы в режим нормальной работы).
Рассмотренные способ формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы и конкретный алгоритм, показанный на фиг. 2, реализованы в микропроцессорной системе управления электроприводом постоянного тока, а именно в системе стабилизации тока возбуждения. Для реализации алгоритма был использован микропроцессор PIC16C711.
Таким образом, использование в известном способе формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы дополнительно операций, состоящих в том, что при каждом случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня измеряют время τ1 этого состояния и времена τi, i = 2,...,n следующих n - 1 превышений, удовлетворяющих условию τi ∈ Tд , где Тд - заданное значение времени, проверяют условия τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn и в случае выполнения одного из этих условий формируют сигнал об аварийном состоянии системы, позволяет повысить качество регулирования и обеспечить контроль состояния объекта.
Использование предлагаемого способа формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы в различных системах автоматики позволит повысить качество процессов управления и надежность работы оборудования.
Claims (1)
- Способ формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы, при котором определяют абсолютное значение входного сигнала, пропорционального ошибке регулирования, сравнивают это значение с пороговым и, если абсолютное значение входного сигнала не превышает порогового уровня, то интегрируют входной сигнал, в случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня интегрируют разность входного сигнала и сигнала, пропорционального результату интегрирования, входной сигнал суммируют с результатом интегрирования, а сумму масштабируют, отличающийся тем, что дополнительно при каждом случае превышения абсолютным значением входного сигнала порогового уровня измеряют время τ1 этого состояния и времена τi, i = 2, ..., n следующих n - 1 превышений, удовлетворяющих условию τi ∈ Tд, где Tд - заданное значение времени, проверяют условия τ1 ≥ Tд и τ1 ≤ τ2 ≤...≤ τn в случае выполнения одного из этих условий формируют сигнал об аварийном состоянии системы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99113147A RU2150727C1 (ru) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | Способ формирования пи-закона регулирования и диагностики автоматической системы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99113147A RU2150727C1 (ru) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | Способ формирования пи-закона регулирования и диагностики автоматической системы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2150727C1 true RU2150727C1 (ru) | 2000-06-10 |
Family
ID=20221499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99113147A RU2150727C1 (ru) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | Способ формирования пи-закона регулирования и диагностики автоматической системы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2150727C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549149C2 (ru) * | 2013-04-15 | 2015-04-20 | Закрытое акционерное общество "Экоресурс" | Способ цифрового управления |
-
1999
- 1999-06-16 RU RU99113147A patent/RU2150727C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЯЛЫШЕВ А.У. и др. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. - М.: Машиностроение, 1981, с.76 - 77. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549149C2 (ru) * | 2013-04-15 | 2015-04-20 | Закрытое акционерное общество "Экоресурс" | Способ цифрового управления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100876451B1 (ko) | 작업자의 명령 하에서의 크레인 요동 방지 제어 | |
KR900004056Y1 (ko) | 로보트 제어장치 | |
CN104216292B (zh) | 模糊控制器、模糊控制方法及*** | |
RU2150727C1 (ru) | Способ формирования пи-закона регулирования и диагностики автоматической системы | |
JP4685715B2 (ja) | 電源系統安定化方法及びその方法を用いた電源系統安定化システム | |
US4716535A (en) | Speed detection apparatus | |
RU2414048C1 (ru) | Способ автоматического управления параметрами электромеханической системы и устройство для его осуществления | |
RU2103715C1 (ru) | Способ формирования пи-закона регулирования | |
US4653611A (en) | Elevator control apparatus | |
RU2254665C2 (ru) | Электропривод | |
JP4730538B2 (ja) | 機械定数同定装置を備えたモータ制御装置 | |
GB1587067A (en) | Level control systems | |
EP0594663B1 (en) | Dither generation for ring laser gyroscopes | |
SU961028A1 (ru) | Устройство дл токовой защиты электропривода подъемной установки | |
RU2128357C1 (ru) | Энергосберегающая многофункциональная система автоматического управления | |
JP2007020267A (ja) | システム同定装置 | |
JPH0345178A (ja) | モータの位置制御システム | |
SU1664981A1 (ru) | Способ управлени процессом копани одноковшового экскаватора | |
KR820002105B1 (ko) | 불감대를 가지는 레벨 제어방식 | |
RU2523032C1 (ru) | Электропривод прокатного стана | |
KR100195078B1 (ko) | 브이알 모터의 속도제어방법 및 장치 | |
JPH06168003A (ja) | 制御装置 | |
JPH01240775A (ja) | 水車発電機の速度制御装置 | |
SU577515A1 (ru) | Устройство дл регулировани температуры | |
SU1660114A1 (ru) | Устройство для управления статическим преобразователем частоты |