RU2568523C1 - Method for automatic control with reversible actuating mechanism - Google Patents
Method for automatic control with reversible actuating mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568523C1 RU2568523C1 RU2014128726/11A RU2014128726A RU2568523C1 RU 2568523 C1 RU2568523 C1 RU 2568523C1 RU 2014128726/11 A RU2014128726/11 A RU 2014128726/11A RU 2014128726 A RU2014128726 A RU 2014128726A RU 2568523 C1 RU2568523 C1 RU 2568523C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- regulation
- pulse
- modulation period
- modulation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области управления непрерывными инерционными технологическими объектами с реверсивными электроприводными исполнительными механизмами, с использованием широтно-импульсной модуляции, в частности с помощью вычислительных технических средств (контроллеров), и может быть использовано в различных отраслях промышленности и энергетики.The invention relates to the field of control of continuous inertial technological objects with reversible electric actuators, using pulse-width modulation, in particular using computing hardware (controllers), and can be used in various industries and energy.
Уровень техникиState of the art
Известен способ автоматического управления с широтно-импульсным регулированием, заключающийся в том, что формируют скоростной сигнал ошибки регулирования, формируют широтно-импульсный сигнал из управляющего сигнала и периодического хронирующего сигнала, а управляющий сигнал формируют прямо пропорциональным отношению скоростного сигнала и сигнала ошибки (RU 2050575 С1, 20.12.1995, G05В 13/02).There is a known method of automatic control with pulse-width regulation, which consists in generating a high-speed signal of regulation error, generating a pulse-width signal from the control signal and the periodic timing signal, and the control signal is formed directly proportional to the ratio of the speed signal and the error signal (RU 2050575 C1 , 12.20.1995, G05B 13/02).
Известный способ применительно к инерционным объектам не обеспечивает требуемое качество регулирования и надежность, так как не предусматривает возможность использования эффективных для таких объектов алгоритмов регулирования, например ПИД-закона.The known method as applied to inertial objects does not provide the required quality of regulation and reliability, since it does not provide for the possibility of using efficient control algorithms for such objects, for example, the PID law.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ автоматического регулирования с широтно-импульсным модулятором и позиционным исполнительным механизмом путем преобразования регулятором ошибки регулирования в соответствии с заданным законом регулирования в управляющее воздействие, дальнейшего формирования широтно-импульсным модулятором серии импульсов, перемещающих исполнительный механизм в сторону «больше» или «меньше», воздействуя на объект регулирования, а также изменения минимальной длительности импульса с учетом модуля сигнала скорости изменения ошибки регулирования (RU 2325682 C1, 20.02.2007, G05В 11/28) (прототип).The closest in technical essence to the present invention is a method of automatic control with a pulse-width modulator and a positional actuator by converting the regulator to a control error in accordance with a given regulation law into a control action, further forming a series of pulses by the pulse-width modulator that move the actuator to the side “More” or “less”, affecting the object of regulation, as well as changes in the minimum length elnosti pulse based speed control module changes the error signal (RU 2325682 C1, 20.02.2007, G05V 11/28) (prototype).
Недостатком известного способа является низкое качество регулирования инерционных объектов из-за того, что не учитываются особенности конкретного закона регулирования, а также недостаточная надежность системы регулирования в связи с использованием алгоритма модуляции, предусматривающего избыточно частые включения двигателя исполнительного механизма.The disadvantage of this method is the low quality of regulation of inertial objects due to the fact that the features of a specific regulation law are not taken into account, as well as the insufficient reliability of the regulation system in connection with the use of a modulation algorithm involving excessively frequent switching on of the actuator motor.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Цель изобретения - повышение качества регулирования инерционных объектов и надежности.The purpose of the invention is improving the quality of regulation of inertial objects and reliability.
Указанная цель достигается тем, что, в отличие от известного технического решения, в предлагаемом способе в каждом периоде модуляции рассчитывают в соответствии с законом регулирования приращение дискретного управляющего воздействия по значениям ошибки регулирования на границах предыдущих периодов модуляции и формируют один управляющий импульс с шириной, пропорциональной полученному приращению, величину периода модуляции выбирают в зависимости от инерционности объекта, а постоянную времени интегральной составляющей закона регулирования задают пропорционально выбранному периоду модуляции.This goal is achieved by the fact that, in contrast to the known technical solution, in the proposed method, in each modulation period, the increment of the discrete control action is calculated according to the regulation law according to the values of the control error at the boundaries of previous modulation periods and one control pulse is generated with a width proportional to the obtained increment, the magnitude of the modulation period is selected depending on the inertia of the object, and the time constant of the integral component of the law is regulated ings are set in proportion to the selected modulation period.
Описание чертежейDescription of drawings
Реализация и особенности предлагаемого способа иллюстрируются чертежами.The implementation and features of the proposed method are illustrated by drawings.
Фиг. 1. Схема регулирования с РИМ.FIG. 1. Regulation scheme with ROME.
Фиг. 2. Циклограмма управления РИМ.FIG. 2. The cycle diagram of the control ROME.
Фиг. 3. Кривые разгона объекта и аппроксимирующей модели.FIG. 3. Acceleration curves of the object and the approximating model.
Фиг. 4. Переходные процессы при различных интервалах модуляции.FIG. 4. Transients at different modulation intervals.
а) TМ=1 с; б) TМ=4 с; в) TМ=10 с.a) T M = 1 s; b) T M = 4 s; c) T M = 10 s.
Фиг. 5. Влияние выбора ТИ на переходные процессы при ТМ=30 с.FIG. 5. The effect of the choice of T AND on transients at T M = 30 s.
а) ТИ=15,3 с - оптимальная для непрерывного регулирования;a) T And = 15.3 s - optimal for continuous regulation;
б) ТИ=46,5 с - рассчитана по формуле (4).b) Т И = 46.5 s - calculated by the formula (4).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Применение систем регулирования с использованием реверсивных исполнительных механизмов (РИМ) получило широкое распространение в промышленности. Схема регулирования с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для РИМ, реализующая предлагаемый способ, представлена на фиг. 1.The use of control systems using reverse actuators (ROM) has become widespread in industry. The control circuit with pulse width modulation (PWM) for the ROME, which implements the proposed method, is presented in FIG. one.
В начале каждого периода модуляции осуществляется расчет приращения управляющего воздействия U, например по дискретному алгоритму ПИД-регулирования, который запишем в следующем виде:At the beginning of each modulation period, the increment of the control action U is calculated, for example, according to the discrete PID control algorithm, which we write in the following form:
где Е=Хзад-X - ошибка регулирования (в % шкалы переменной);where E = X ass -X - regulation error (in% of the variable scale);
i - номер периода модуляции;i is the number of the modulation period;
ТМ - период ШИМ, с;T M - PWM period, s;
КП - коэффициент пропорциональной составляющей закона регулирования;K P - coefficient of the proportional component of the regulation law;
ТИ, ТД - постоянные времени интегральной и дифференциальной составляющих закона регулирования, с.T I , T D - time constants of the integral and differential components of the regulation law, p.
По полученному значению приращения ΔUi+1 рассчитывается ширина импульса Si+1:The obtained value of the increment ΔU i + 1 calculates the pulse width S i + 1 :
где TРИМ - время полного хода исполнительного механизма, с.where T ROME is the full stroke time of the actuator, sec.
Импульс выдается на соответствующий вход РИМ: «прямо» или «обратно» - в зависимости от знака величины ΔUi+1 (см. фиг. 2).The pulse is issued to the corresponding input of the ROME: “directly” or “back”, depending on the sign of the quantity ΔU i + 1 (see Fig. 2).
Основными факторами и параметрами, определяющими эффективность регулирования в рассматриваемых системах, являются:The main factors and parameters that determine the effectiveness of regulation in the systems under consideration are:
- динамические характеристики объекта управления;- dynamic characteristics of the control object;
- период модуляции;- period of modulation;
- разрешающая способность, определяемая быстродействием системы (временем выдачи дискретных воздействий на электропривод и их срабатывания) и временем полного хода РИМ;- resolution, determined by the speed of the system (the time of issuing discrete effects on the electric drive and their response) and the time of full stroke of the ROME;
- настройки алгоритма регулирования.- settings of the regulation algorithm.
В основу способа положены результаты проведенного исследования на основе цифрового моделирования и оптимизации по интегральному критерию с использованием в качестве аппроксимирующей модели объекта управления апериодического звена 1-го порядка с запаздыванием, имеющего следующую передаточную функцию:The method is based on the results of a study based on digital modeling and optimization by the integral criterion using, as an approximating model, a control object of the first order aperiodic link with delay, having the following transfer function:
где КОБ - коэффициент усиления;where K OB - gain;
ТЭКВ - постоянная времени;T EKV - time constant;
τЭКВ - время «чистого» запаздывания.τ EQ is the time of “pure” delay.
Такая аппроксимация позволяет описывать широкий круг инерционных объектов, когда запаздывание τЭКВ и постоянная времени ТЭКВ являются не фактическими, а эквивалентными. На фиг. 3 показан переходный процесс на скачкообразное воздействие по входу для сложного инерционного объекта (линия 1) и его аппроксимирующей модели (линия 2).Such an approximation allows us to describe a wide range of inertial objects when the delay τ EEC and the time constant T EEC are not actual, but equivalent. In FIG. Figure 3 shows the transient process on the stepwise input effect for a complex inertial object (line 1) and its approximating model (line 2).
В рассматриваемых системах важнейшей задачей является выбор периода модуляции ТМ. Уменьшение ТМ до определенного уровня повышает качество регулирования (статическая и динамическая точность), но снижает надежность системы из-за увеличения частоты включения двигателя РИМ. Дальнейшее уменьшение ТМ, когда начинает сказываться разрешающая способность, вызывает увеличение статической ошибки. Выбору малого значения ТМ препятствуют также погрешности измерений и помехи.In the systems under consideration, the most important task is the choice of the modulation period T M. Reducing T M to a certain level increases the quality of regulation (static and dynamic accuracy), but reduces the reliability of the system due to an increase in the frequency of turning on the engine ROME. A further decrease in T M , when resolution begins to affect, causes an increase in static error. The selection of a small value of T M is also hindered by measurement errors and interference.
Влияние периода модуляции ТМ на качество регулирования иллюстрируется примерами переходных процессов на скачкообразное изменение задания для ТЭКВ=20 с, τЭКВ=10 с, ТРИМ=30 с (фиг. 4). Настройки регулирования здесь заданы равными значениям, оптимальным по интегральному критерию для непрерывного регулирования с аналоговым исполнительным механизмом. При значении отношения запаздывания к постоянной времени объекта
Установлено, что при реализации предлагаемого алгоритма (1) действие интегральной составляющей (в отличие от других составляющих) в значительной степени зависит от выбранного периода ТМ. Рекомендуется выбирать коэффициент ТИ пропорциональным ТМ: например, для объекта (3) с отношением
где
Особенно эффективно это для больших периодов модуляции. На фиг. 5 показаны переходные процессы для ТМ=30 с:This is especially effective for large periods of modulation. In FIG. 5 shows transients for T M = 30 s:
а) при настройке, оптимальной для непрерывного регулятора (ТИ=15,3 с);a) at a setting optimal for the continuous controller (T AND = 15.3 s);
б) при уточненной по формуле (4) настройке (ТИ=46,5 с).b) with the adjustment specified by formula (4) (Т И = 46.5 s).
Предлагаемый способ обеспечивает эффективное регулирование с использованием РИМ при достаточно большом периоде модуляции. Выбирая приемлемое качество регулирования, можно добиться существенного повышения надежности.The proposed method provides effective regulation using RIM with a sufficiently large period of modulation. Choosing an acceptable quality of regulation, you can achieve a significant increase in reliability.
Проведенные контрольные расчеты для инерционных объектов более высокого порядка с запаздыванием показали, что полученные для 1-го порядка результаты подтверждаются и для более сложных объектов.The control calculations for inertial objects of a higher order with delay showed that the results obtained for the 1st order are also confirmed for more complex objects.
Для реализации способа может использоваться, например, регулирующий контроллер БАЗИС-21.2РР или другой из серии БАЗИС® производства ЗАО «Экоресурс». Внедрение предлагаемого способа в серийно выпускаемых контроллерах серии БАЗИС® намечено на 2014-2015 годы.To implement the method, for example, the BAZIS-21.2PP control controller or another from the BAZIS® series manufactured by Ecoresource CJSC can be used. Implementation of the proposed method in commercially available BASIS® series controllers is scheduled for 2014-2015.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014128726/11A RU2568523C1 (en) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | Method for automatic control with reversible actuating mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014128726/11A RU2568523C1 (en) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | Method for automatic control with reversible actuating mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2568523C1 true RU2568523C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014128726/11A RU2568523C1 (en) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | Method for automatic control with reversible actuating mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568523C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4070609A (en) * | 1975-01-02 | 1978-01-24 | Barber-Colman Company | Automatic control system |
SU1242910A2 (en) * | 1984-09-27 | 1986-07-07 | Специальное Конструкторское Бюро По Приборостроению | Pulse registering device |
RU2156992C1 (en) * | 1999-12-06 | 2000-09-27 | Тульский государственный университет | Proportional-integral-derivative regulator with clipped output signals |
RU2325682C1 (en) * | 2007-02-20 | 2008-05-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.И. Ленина" | Automatic control method and device |
-
2014
- 2014-07-11 RU RU2014128726/11A patent/RU2568523C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4070609A (en) * | 1975-01-02 | 1978-01-24 | Barber-Colman Company | Automatic control system |
SU1242910A2 (en) * | 1984-09-27 | 1986-07-07 | Специальное Конструкторское Бюро По Приборостроению | Pulse registering device |
RU2156992C1 (en) * | 1999-12-06 | 2000-09-27 | Тульский государственный университет | Proportional-integral-derivative regulator with clipped output signals |
RU2325682C1 (en) * | 2007-02-20 | 2008-05-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.И. Ленина" | Automatic control method and device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107004559B (en) | Adaptive periodic waveform controller | |
JP6519457B2 (en) | Correction device, control method of correction device, information processing program, and recording medium | |
CN101241352B (en) | Apparatus and method for proportional-integral-derivative control | |
CN107193219B (en) | Simulation device, simulation method, control program, and recording medium | |
JP5269158B2 (en) | Control method and control apparatus | |
EP3355140B1 (en) | Performing position control of a controlled object | |
DE102015105389A1 (en) | Position control device | |
US5070287A (en) | Method for a numerical positioning control system | |
CN110268340A (en) | Processing unit, control parameter determining method and control parameter determination procedure | |
RU2568523C1 (en) | Method for automatic control with reversible actuating mechanism | |
CN106374798B (en) | A kind of Control of Step Motor's Acceleration and Deceleration method of adjustable microstep number | |
CN113805624B (en) | Heating element temperature control method and device, and image forming apparatus | |
CN111052029B (en) | Instruction value interpolation device and servo driver | |
JP7031624B2 (en) | Controllers and control programs | |
RU2325682C1 (en) | Automatic control method and device | |
RU2012034C1 (en) | Method for automatic control and system for implementation of said method | |
RU2475797C1 (en) | Monitor unit for extremal controller | |
RU2549149C2 (en) | Digital control method | |
CN103634531A (en) | Exposure time control method for visible-light CCD (charge coupled device) camera | |
CN111324127B (en) | Control method based on frequency converter and control device for walking positioning equipment | |
KR101432432B1 (en) | Analytical Deflection-Limiting commands with Acceleration Limits | |
CN116400584B (en) | Application method of high-load electrohydraulic position servo system rapid and accurate control system | |
RU181247U1 (en) | Positional control device | |
SU641397A1 (en) | Electrohydraulic follow-up drive | |
RU116716U1 (en) | SYSTEM OF INTEGRAL CONTROL OF SEMICONDUCTOR CONVERTER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160712 |