ПИД-регулирование (ПИД-регулятор) на практических примерах

Теория управления. ПИД-регулятор Control theory. PID Controller

Глава 1. Страница:

Часть 3. Дифференциальная составляющая

Как отмечалось ранее, существенным недостатком пропорциональных регуляторов является их неспособность адекватно реагировать на возмущающее воздействие в начале переходного процесса, что приводит к снижению качества регулирования.

Для устранения этого недостатка разработаны регуляторы вырабатывающие регулирующее воздействие по скорости изменения ошибки.

Если регулирующее воздействие регулятора пропорционально скорости изменения регулируемой величины, то такой регулятор называется дифференциальным.

Вернемся к примеру ручного регулирования #1, см. часть 2.

Вспомним, что для того, чтобы остановить понижение уровня воды, мы медленно открывали вентиль A и осуществили регулирование по аналогии с действием пропорциональной составляющей автоматического регулятора с широкой PB.

Чтобы ускорить процесс регулирования, можно открывать вентиль A быстрее, но в этом случае потребуется неоднократно прикрывать и вновь открывать вентиль A, чтобы гасить возникающие колебания регулируемой величины и регулирование будет проходить по аналогии с действием пропорциональной составляющей в регуляторе с оптимальной PB, см. рис.7.

Опытный оператор может применить еще один вариант регулирования.

Пример ручного регулирования #2.

Система находится в равновесии. Поток Y1 равен потоку Z1; уровень зафиксирован у отметки Х0, см. рис.16.

Равновесное состояние, исходное положение

Рис. 16

а).Откроем больше вентиль B, повернув его в положение b2.

Поток выливающейся воды из бака увеличится до величины Z2 и уровень в баке начнет понижаться.

Сделаем примерную оценку возмущающего воздействия (насколько увеличился поток выливающейся воды из бака) по скорости понижения уровня воды в водомерном стекле и соответственно откроем вентиль A так, чтобы поток вливающейся воды Y3 был заведомо больше потока выливающейся воды Z2, см. рис.17. Примем, что для этого вентиль A должен быть повернут в положение a4.

Рис. 17

б). Так как объектом регулирования является большой бак с водой и изменение уровня воды в баке происходит с запаздыванием, начнем прикрывать вентиль A не дожидаясь конечного результата изменения регулируемой величины, см. рис.18.

Рис. 18

Таким образом, благодаря “ударному”, мощному характеру регулирующего воздействия удалось значительно замедлить понижение уровня воды в баке на начальной стадии переходного процесса.

в). Сбалансируем оба потока приоткрывая и прикрывая вентиль A и тем самым зафиксируем новое положение уровня, см. рис.19.

Рис. 19

В расмотренном примере регулирование осуществлялось в такой же последовательности как в ПД-регуляторе, см. рис.20, где:

а) - процесс регулирования аналогичный, как при работе дифференциальной составляющей автоматического регулятора;

б) - процесс регулирования аналогичный, когда на затухающую дифференциальную составляющую накладывается пропорциональная составляющая.

в) - регулирование подобное действию пропорциональной составляющей.

г) - новое устойчивое состояние.

Рис. 20

Глава 1. Страница:

Вернуться к Содержанию