Praktyka inżynierska korzystamy z tego co mamy. regulator. zespół wykonawczy. obiekt (model) Konfiguracja regulatora

Transkrypt

1 raktyka inżynierska korzystamy z tego co mamy Urządzenia realizujące: - blok funkcyjny D w sterowniku LC - moduł D w sterowniku LC - regulator wielofunkcyjny - prosty regulator cyfrowy zadajnik S e CV regulator u V x stacyjka sterowanie ręczne elementy pomiarowe przetwornik pomiarowy czujnik pomiarowy zespół wykonawczy element wykonawczy element nastawczy obiekt (model) 1 Konfiguracja regulatora Nastawy Struktura algorytmu D (ISA, IND, ) Strefa nieczułości Ograniczenie wartości na wyjściu Ograniczenie szybkości wzrostu wartości wyjścia regulatora Zabezpieczenie przed nasyceniem członu całkującego Stacyjka sterowania yp sygnału wyjściowego (analogowy, impulsowy, binarny) S V + - człon różniczkujący człon całkujący 1/ Bias ograniczenie szybkości znak CV 2 1

2 Funkcje regulatora Algorytm D D-IND (INDependent algorithm) D-ISA (Ideal Standard Algorithm) Auto-tuning (pre-tuning) Adaptacja (self-tuning, ) Komunikacja inne (sterowanie ręczne, lokalna wizualizacja i archiwacja,...) 3 Auto-tuning (samonastrajanie) 1metoda Zieglera-Nicholsa (odpowiedzi skokowej) identyfikacja modelu (przy otwartej pętli) nastawy wg tabel dla różnych klas obiektów Regulator h(t) s o Ke s+1 0,9 K 3,33 K D 1,2 K 2 0,5 t Uwagi: Esperyment Zieglera-Nicholsa (1942) zautomatyzowany w latach '70 (+) prosty eksperyment (-) identyfikacja modelu obiektu przy rozwartej pętli regulacji D-ISA A jeśli 0? np.: 4 2

3 Ziegler-Nichols 1/a 0.9/a 3 D 1.2/a 2 Chien, Hrones, Reswick rzereg. 0.3/a 0.35/a D 0.6/a Cohen - Coon Reg. D D [id controllers; Astrom; ab4.1] 0% ,35τ a 1 τ τ a 1 τ τ a 1 τ τ a 1 τ /2 0.5 Auto-tuning (samonastrajanie) [id controllers; Astrom; ab4.4] [id controllers; Astrom; ab4.8] τ τ τ τ k p 0.7/a 0.6/a 0.95/a 20% τ τ τ τ 0.47 h(t) a o τ = + o K a= o K t 5 Auto-tuning - SIAR I. Sprawdzenie stałości V przez okres 0,1 tu II. Wmuszenie skokowe CV i zapis odpowiedzi skokowej III. Zbadanie warunków wiarygodności eksperymentu IV. Obliczenie parametrów modelu Strejca G(s)=k/(s+1) n (dla 1<=n<=8) V. Wyliczenie nastaw i sugestia algorytmu ( lub D) VI. Wybór algorytmu i akceptacja nastaw przez operatora 6 3

4 Auto-tuning (samonastrajanie) 2 metoda Zieglera-Nicholsa (metoda cyklu granicznego) nastaw działanie proporcjonalne zwiększaj wzmocnienie i odczytaj okres oscylacji nastawy wg wzorów dla różnych regulatorów Regulator k p i d 0,5k pkryt 0,45k pkryt 0,85sc D 0,6k pkryt 0,5sc 0,12sc Modyfikacja essena: k p =0,2k pkryt ; =0,33sc ; =0,5sc Modyfikacja Hanssena-Offereinsa (eliminacja pomiaru sc ): : ustaw tylko działanie ( =max) zwiększaj k p do granicy stabilności; odczytaj k pkryt ustaw k p =0,45 k pkryt zmniejszaj do granicy stabilności; odczytaj kryt ustaw =3kryt D: dobierz nastawy dla działania zwiększaj (do max ) do maksymalnego tłumienia ustaw =1/3max oraz =4,5max zmniejszaj k p do uzyskania pożądanego tłumienia np.: 7 Auto-tuning (samonastrajanie) 2 metoda Zieglera-Nicholsa modyfikacja Äströma-Hägglunda przełącz na sterowanie dwupołożeniowe [D controllers; Astrom; Rys.6.4] wyznacz amplitudę i okres oscylacji: A osc = 4d /( πa), sc nastawy D ZN na podstawie oscylacji i okresu wg [1] wg [2] orginalne małe przeregulowanie 0.6A osc 0.33A osc sc /2 sc /2 sc /8 sc /3 bez przeregulowania 0.2A osc sc /2 sc /3 Karl Äström, ore Hägglund, 1984, Institute of echnology Lund (Szwecja) + bez rozwierania pętli - konieczność wprowadzania układu w stan oscylacji [1] [2] =0.35A osc =0.77sc =0.19sc 8 4

5 9 Adaptacja Układ z programowanymi zmianami parametrów regulatora z pośrednią Układy z identyfikacją modelu z bezpośrednią 10 5

6 Self-tuning - algorytm adaptacyjny EXAC (FOXBORO) I. Oczekiwanie na istotne zakłócenie tzn. o amplitudzie większej niż trzykrotny poziom szumów start algorytmu EXAC; II. Rejestruje trzy kolejne amplitudy E1, E2, E3 oraz okres. III. Wyznacza przeregulowanie o=e1/e2 oraz tłumienie d=(e2+e3)/(e1+e2) IV. orównuje o, d z zadanymi wartościami o*, d* V. W razie konieczności koryguje nastawy [id controllers; Astrom; r.6.6] 11 Auto-tuning (pre-tuning) dobór nastaw przed uruchomieniem zatrzymanie procesu, eksperyment, zatwierdzenie nastaw Adaptacja (self-tuning, ) korekcja nastaw w trakcie pracy zmiana punktu pracy (układy nieliniowe) zmiana parametrów (niestacjonarność, zużycie,...) 12 6