Symulator układu regulacj automatycznej z samonastrajającym regulatorem PID Założena. Należy napsać program komputerowy symulujący układ regulacj automatycznej, który: - ma pracować w trybe sterowana ręcznego automatycznego z bezuderzenowym przełączanem mędzy trybam - ma zawerać samonastrajający regulator PID - ma pracować krokowo (wykonane jednego kroku oblczeń dla celów dagnostyk) cągle - ma być napsany w języku C Rys.. Typowy cyfrowy układ regulacj automatycznej z ujemnym sprzężenem zwrotnym Symulator mus meć nastawane, obok parametrów obektu regulatora, równeż: - krok czasowy symulacj - krok (okres) regulacj - krok (okres) rysowana wybranych sygnałów w układze z Rys. - wybór sygnałów wzualzowanych zapsywanych do zewnętrznego plku
Struktura programu pownna realzować następujący algorytm Rys. 2. Algorytm dzałana programu symulacyjnego Obekt regulacj należy zamodelować w następujący sposób Rys. 3. Struktura obektu regulacj z uwzględnenem bloku generatora zakłóceń (B blok o nastawanej dynamce statyce)
Należy zamodelować zakłócena wejścowe z, z2, z3, jak na Rys. 3: - wejścowe - wewnętrzne - wyjścowe jako: - szum bały, szum kolorowy - determnstyczne (snusoda o zadanych parametrach, skok jednostkowy, mpuls prostokątny, trapez, pła) Ponższy rysunek pokazuje strukturę każdego z bloków B na Rys. 3 Rys. 4. Struktura obektu bloków B z Rys. 3 Poszczególne elementy Rys. 4 oznaczają, jak ponżej: - N, N2 nelnowośc statyczne - D nercja 3 rzędu o wzmocnenu równym D: 3 = ( + ) () - D2 opóźnene transportowe wraz ze wzmocnenem k s D2: k e τ (2) Regulator w trybe pracy automatycznej pownen realzować wybrany algorytm PID: a) R( s) = Kp + + d b) R( s) = Kp + + d c) ( ) d R s = Kp + + +α T d s d) ( ) d R s = Kp + + +α d
u t = K αx t x t + ( x τ x τ ) dτ+ T t 0 p 0 0 0 d T e) () () () ( ) ( ) f) dz ds ( ()) ( ( ) ( )) d x t x t dt ( ) ( ) t dx0 t dx t u() t = Kp e() t + ( x0 ( ) x( )) d Tdz Tds T τ τ τ+ 0 dt dt T,T = f e t Regulatory PID w rozwązanach przemysłowych charakteryzują sę członam neczułośc na wejścu oraz różnym warantam algorytmu różnczkowana. Możlwe opcje pokazano ponżej. a) b) c) Rys. 5. Sposoby różnczkowana oraz elementy wejścowej strefy neczułośc w cyfrowych regulatorach PID
Do wyboru są następujące struktury cyfrowych realzacj algorytmu PID a) b) c) d) e) f) g) h) ) Rys. 6. Struktury regulatorów PID: a) z ogranczenem sygnału sterującego, b) z zatrzymanem całkowana od sygnału wyjścowego, c) układ z desaturacją całkowana, d) desaturacja błędu regulacj, e) struktura INTELEKTRAN-S, h) zatrzymane całkowana od sygnału błędu, ) dynamczne ogranczene wartośc akcj całkującej
Regulator PID pownen realzować jedną z procedur samonastrajana: - według właścwośc procesu rozruchowego - metodą przekaźnkową - poprzez strojene z wykorzystanem metod rozmytych Ponższy algorytm pokazuje, jak pownna zostać zrealzowana procedura samonastrajana w programe symulatora. Rys. 7. Procedura samonastrajana
Lteratura. Daca W., Broel-Plater B., Domek S.: Ocena procedur samonastrajana regulatorów PID. Pomary Automatyka Kontrola, Nr, 993, str. 8-2. Kużnk J.: Sposoby realzacj ogranczena sygnału wyjścowego w regulatorach PID. Zeszyty Naukowe Poltechnk Śląskej, Sera: Automatyka, Zeszyt 03, 99, str. 35-53 3. Kernghan B.W., Rtche D.M.: Język ANSI C. Wyd. 2, WNT, 997 4. Mazgaj A., Grega W.: Sterowane procesem o zmennym opóźnenu z wykorzystanem samostrojącego sę regulatora PID. AUTOMATYKA 2002 Tom 6 Zeszyt 2, Uczelnane Wydawnctwa Naukowo Dydaktyczne, Kraków, str. 5-75 5. Skoczowsk S.: Technka regulacj temperatury. Wydawnctwo PAK, 2000 6. Trybus L.: Regulatory welofunkcyjne. WNT, 992 7. Czasopsma: Automatca, Control Engneerng Practce, Pomary Automatyka Kontrola