форум асутп
 На главную                       Здесь может быть Ваша реклама, подробнее...

здесь может быть ваша реклама

 Наверх  |  Перейти к теме  |  Поиск  |  Вход  |  Дерево    
 Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Roman Polansky 
Дата:   08.10.04 20:39

Доброго времени суток, господа, АСУ ТП-шники.

Как известно, в подавляющем большинстве средств программирования
контроллеров имеется готовый ПИД-регулятор с аналоговым выходом
(как правило 0-100%), который элементарно просто привязывается
к таким же аналоговым исполнительным механизмам (чаще всего
пневматическим). При этом 0% - клапан закрыт, 100% - открыт,
или наоборот.

А как быть с электрическими исполнительными механизмами, так
называемыми механизмами с постоянной скоростью вращения выходного
вала? Для управления ими нужно вместо одного аналогового сигнала
иметь два дискретных выхода: на "больше" и на "меньше". К сожалению,
такой вариант почему-то никогда не рассматривается в руководствах
по программным продуктам для контроллеров. Все примеры обычно
показывают аналоговый исполнительный механизм.

Может кто-нибудь, поделится собственным опытом, как привязать
выход аналогового регулятора к управлению подобными механизмами,
не имея сигнала о его положении, и сохранить при этом заложенный
в регулятор ПИД-закон управления, учитывая что сам исполнительный
механизм является интегратором?

--
С уважением,
Полянский Роман Александрович

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   09.10.04 10:08

Я знаю два способа:
- широтно-импульсный модулятор (ШИМ);
- трехпозиционное реле, на котором реализуется контур позиционирования
исполнительным механизмом (ИМ).
С ШИМ необходимо использовать скоростной алгоритм регулятора при этом
можно обойтись без обратной связи по положению ИМ.
С 3-трехпозиционным реле - позиционный алгоритм, при этом желательно иметь
обратную связи по положению ИМ, но можно обойтись и моделью ИМ.
Все, что касается реализации 3-трехпозиционным реле Вы можете посмотреть у
Сименса.
Если кто-то знает еще способы, то  было бы интересно узнать.

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   09.10.04 14:05

Roman Polansky писал(а):

> Доброго времени суток, господа, АСУ ТП-шники.
> ... имеется готовый ПИД-регулятор с аналоговым выходом
> (как правило 0-100%), который элементарно просто привязывается

> А как быть с электрическими исполнительными механизмами, так
> называемыми механизмами с постоянной скоростью вращения выходного
> вала? Для управления ими нужно вместо одного аналогового сигнала
> иметь два дискретных выхода: на "больше" и на "меньше". К сожалению,

Александр, посмотрите свое средство - возможно, там есть еще один
ПИД-регулятор.
У меня они называются PIDA-аналоговый и PIDI - целочисленный. С PIDI
используется специализированный дискретный выход.

Один ШИМ-модулятор пригоден для устройств типа "вкл/выкл", нагревателей,
например.

Для управления двигателем (увеличить/уменьшить скорость) или задвижкой
(открыть/закрыть) нужны два модулятора, один из которых работает на
открывание (выше 50%, например), а другой на закрывание (ниже 50%).

С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Roman Polansky 
Дата:   11.10.04 19:17

Доброго времени суток, господа, АСУ ТП-шники.

> Я знаю два способа:
> - широтно-импульсный модулятор (ШИМ);
> - трехпозиционное реле, на котором реализуется контур позиционирования
> исполнительным механизмом (ИМ).
> С ШИМ необходимо использовать скоростной алгоритм регулятора при этом
> можно обойтись без обратной связи по положению ИМ.

Отдельное спасибо babenko, Мирошко Леониду и Николаю Наумову.
У меня тоже была идея прикрутить ШИМ к выходу аналогового ПИД-
регулятора. Но чего-то не срослось. У ПИД-регулятора имеется
2 "классических" выхода: собственно выход регулятора 0-100% и
текущее рассогласование, имеющее некоторое абсолютное значение
и знак плюс или минус. ШИМ можно сделать любой. Например,
с двумя входами: период T и длительность импульсов (скважность)
в процентах от T.
Два вопроса так и остались невыясненными: как имеющиеся выходы
ПИД-регулятора привязать к имеющимся входам ШИМ-регулятора и
какое должно быть соотношение периодов сканирования этих блоков?

Все мои рассуждения и эксперименты по этому поводу пока остались
нерезультативными, поэтому я не стану занимать Ваше время
изложением их описания. Надеюсь услышать Ваши предложения.

--
С уважением,
Полянский Роман Александрович

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Roman Polansky 
Дата:   11.10.04 20:06

> Доброго времени суток, господа, АСУ ТП-шники.

>> Я знаю два способа:
>> - широтно-импульсный модулятор (ШИМ);
>> - трехпозиционное реле, на котором реализуется контур позиционирования
>> исполнительным механизмом (ИМ).
>> С ШИМ необходимо использовать скоростной алгоритм регулятора при этом
>> можно обойтись без обратной связи по положению ИМ.

> Отдельное спасибо babenko, Мирошко Леониду и Николаю Наумову.
> У меня тоже была идея прикрутить ШИМ к выходу аналогового ПИД-
> регулятора. Но чего-то не срослось. У ПИД-регулятора имеется
> 2 "классических" выхода: собственно выход регулятора 0-100% и
> текущее рассогласование, имеющее некоторое абсолютное значение
> и знак плюс или минус. ШИМ можно сделать любой. Например,
> с двумя входами: период T и длительность импульсов (скважность)
> процентах от T.
> Два вопроса так и остались невыясненными: как имеющиеся выходы
> ПИД-регулятора привязать к имеющимся входам ШИМ-регулятора и
> какое должно быть соотношение периодов сканирования этих блоков?

> Все мои рассуждения и эксперименты по этому поводу пока остались
> нерезультативными, поэтому я не стану занимать Ваше время
> изложением их описания. Надеюсь услышать Ваши предложения.

Я, пожалуй, упрощу вопрос: пропорционально чему должен быть период
импульсов, и пропорционально чему должна быть их скважность?

--
С уважением,
Полянский Роман Александрович

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Алексей Григоренко 
Дата:   11.10.04 17:36

Ну во-первых подключать аналоговый регулятор ПИД к ШИМ никак нельзя. Дело в
том, что закон регулирования формирует КОНТРОЛЛЕР + ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ
МЕХАНИЗМ, если постоянной скорости, то значит он интегратор.
Проинтегрировав ПИД получаем черт знает что.

При работе с и.м. постоянной скорости, контроллер должен содержать
алгоритм ПДД^2 + ШИМ. Скважность пропорциональна выходу ПДД^2.

А вообще, посмотрите внимательней, не верю, что в руководстве вашей
аппаратуры не рассмотрен вариант построения импульсного регулятора.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   11.10.04 18:05

"Два вопроса так и остались невыясненными: как имеющиеся выходы
ПИД-регулятора привязать к имеющимся входам ШИМ-регулятора и
какое должно быть соотношение периодов сканирования этих блоков?"

1. С ШИМ можно использовать скоростной ПИД-регулятор, выход которого
пропорционален не желаемому положению ИМ (читай управляющему воздействию),
как у обычного ПИД-регулятора вида (K*(1+1/Tи+Tд*p/((Tд/N)*p+1)), где
р-непрерывный оператор Лапласа), а желаемая скорость ИМ (читай скорости
изменения управляющего воздействия)
...насколько я понимаю именно такой скоростной ПИД-регулятор и называется
ПДД или ПДД2-регулятором, если у Вас есть модуль ПДД, то пользуйтесь им...

2. С ШИМ можно использовать и позиционный ПИД-регулятор, при условии, что
вы внешним модулем компенсируете постоянную времени ИМ, т.е. после
ПИД-регулятора поставите компенсатор - звено с дискретным аналогом
непрерывной передаточной функции Тим*р/(Тф*р+1), где Тим-время
интегрирования ИМ (это может быть и время удвоения и время полного
перемещения, как у вас принято...); Тф-постоянная времени некого фильтра
для возможности физической (программной) реализации этого компенсирующего
звена, Тф должна быть меньше Тим (например, на порядок).
В этом случае в прямую цепь контура управления будут включены:

ПИД-регулятор; компенсатор; ШИМ; ИМ; регулирующий орган (РО) и объект
управления (ОУ)

а после сокращений времен Тим у ИМ и компенсатора (с учетом того, что ШИМ
можно рассматривать как пропорциональное звено с единичным коэффициентом
усиления, конечно, если Вы его реализовали правильно):

ПИД-регулятор; фильтр вида 1/(Тф*р+1); РО и ОУ.

3. Если у Вас есть готовый ПИД-регулятор, то даже и на этой основе можно
рассчитать скорость: ставите после ПИД-регулятора модуль задержки на
период квантования, потом сумматор, на который подаете с "+" сигнал с
ПИД-регулятора (текущее значение задания на положение ИМ) и с "-" сигнал с
модуля задежки (задания на положение ИМ на прошлом такте). Таким образом,
Вы получаете приращение задания положения ИМ за такт квантования, т.е.
желаемую скорость изменения положения ИМ.

Скажу сразу:
- второй вариант прорабатывался только теоретически и испытывался на
моделях - он полностью работоспособен,
- третий вариант, я даже и не моделировал, - понятно, что все будет
работать...
!!! И второй и третий варианты идеологически неверены, т.к. в результате
всех хитростей получается тот-же самый скоростной ПИД-регулятор,
многократно проще и надежнее сразу написать скоростной ПИД-регулятор или
составить таковой из готовых блоков (если пользуете FBD), а кроме этого 2
и 3 варианты имеют все прелести позиционного ПИД-регулятора (возможность
"насыщения/залипания", необходимость специальных схем безударного
включения и пр.).
... справедливости ради надо заметить, что основным недостатком
скоростного ПИД-регулятора является повышенная вероятность проявления
"холостого" хода...


4. Вы напрасно игнорируете возможность использовать в ПИД-регуляторе
модель ИМ. Принцип такой: делаете контур позиционирования на основе 3-х
позиционного реле: задание - это выход позиционного ПИД-регулятора,
обратная связь - выход модели ИМ вида 1/Тим*р.
Сложности с неточностью работы модели разрешаются тем, что интегратор
модели ИМ устнавливается в минимум (нижнее предельное положение) или
максимум (верхнее предельное положение) по сигналам с реальных конечников
реального ИМ. При этом погрешность на 10-20% в задании Тим не будет
фатальной, все будет работать.
Этот способ является стандартным для Сименса (заложен в стандартных
FBD-модулях) и подробно описан в их документации.


"Я, пожалуй, упрощу вопрос: пропорционально чему должен быть период
импульсов, и пропорционально чему должна быть их скважность?"
5. ... о периоде следования импульсов (Тшим) и их длительности (tимп):
- период следования я бы определили из скорости ИМ и необходимой точности
регулирования, мне всегда хватало Тшим=Тим/(2...10), ... но тут возможны
варианты, которые необходимо рассматривать, например, на ОУ с постоянной
времени 10 с должен воздействовать ИМ с Тим=63с... Также Тшим можно
завязать с параметром Ти ПИД-регулятора: Тшим=Ти/(2...10), а из двух
оценок, вычисленных по Тим и Ти, использовать минимальную.
Но даже если у Вас Тшим=Тим, то в большинстве случаев все будет работать,
конечно с низким качеством, возможно с предельными циклами.
- tимп должна быть пропорциональна желаемой скорости движения ИМ, но при
этом накладываются ограничения со стороны коммутирующей аппаратуры, т.е.
задается
tимп.мин., также желательно задавать минимально допустимую длительность
паузы -
tпауз.мин.
- очень важен вопрос точности реализации ШИМ, желательно, чтобы период
расчета ШИМ был в 20-100 раз меньше Тшим, но если он будет в 2 раза, то
все равно все будет работать, конечно с низким качеством ...

Задам вопрос со своей стороны, что Вы делаете, если у ИМ большой люфт
5-10% УП (указателя положения), а заменить его невозможно?


С уважением
Александр Григорьевич Бабенко

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re[2]: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Roman Polansky 
Дата:   11.10.04 21:28

Здравствуйте, Алексей.

Вы писали 11 октября 2004 г., 16:36:49:

АГ> Ну во-первых подключать аналоговый регулятор ПИД к ШИМ никак нельзя. Дело в
АГ> том, что закон регулирования формирует КОНТРОЛЛЕР + ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ
АГ> МЕХАНИЗМ, если постоянной скорости, то значит он интегратор.
АГ> Проинтегрировав ПИД получаем черт знает что.

Согласен. Хотя после ШИМ'а интегрироваться будет уже, наверное, не ПИД.

АГ> При работе с и.м. постоянной скорости, контроллер должен содержать
АГ> алгоритм ПДД^2 + ШИМ. Скважность пропорциональна выходу ПДД^2.

А с другой стороны непонятно, почему производители классических (КИП'овских)
регуляторов в характеристиках, как правило, заявляют, что у них
реализован ПИД+ШИМ закон управления для механизмов постоянной скорости.

АГ> А вообще, посмотрите внимательней, не верю, что в руководстве вашей
АГ> аппаратуры не рассмотрен вариант построения импульсного регулятора.

К сожалению, такой вариант действительно не рассмотрен.

--
С уважением,
Полянский Роман Александрович

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Ответ: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Nikolay Naumov 
Дата:   12.10.04 05:56

Здравствуйте, Роман Александрович!

>>>Два вопроса так и остались невыясненными: как имеющиеся выходы
ПИД-регулятора привязать к имеющимся входам ШИМ-регулятора и

Привязывать входы ШИМ к ПИД-регулятору ни в коем случае не надо.
Сам механизм является интегрирующим устройством.
Поэтому им управляют с помощью ПДД(ПД) алгоритма  с ШИМ.
То что я ВАм прислал, таковой  и представляет.
Он является приближенно  ПИ-алгоритмом вместе с механизмом постоянной скорости.



 --
С уважением
Николай Наумов
Инженер-программист АСУТП
Уральский алюминиевый завод

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Ответ: Re[2]: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Nikolay Naumov 
Дата:   12.10.04 06:24

>>>А с другой стороны непонятно, почему производители классических (КИП'овских)
регуляторов в характеристиках, как правило, заявляют, что у них
реализован ПИД+ШИМ закон управления для механизмов постоянной скорости.
............


То что я Вам прислал - это текст  ПД+ШИМ - алгоритма, но в обиходе  мы его тоже называем ПИ-алгоритмом.
Он таковой и представляет  (почти)  вместе с механизмом.
И настроечные коэффициенты для КИПовцев  в нем от ПИ-алгоритма
Те по поводу кого Вы высказываете недоумение, видимо, имеют ввиду то же самое.



 --
С уважением
Николай Наумов
Инженер-программист АСУТП
Уральский алюминиевый завод

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Алексей Григоренко 
Дата:   11.10.04 18:47

Александр Григорьевич вывалил нам аж целую лекцию! :) Приятно, но все-таки
наверно использование скоростного ПИД регулятора (как Вы его называете)
наиболее целесообразно.
Хочу еще добавить, что не всегда стоит стремиться максимально уменьшить
tимп.мин. Это увеличивает точность регулирования только в том случае, если
выбег несущественен.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   11.10.04 20:22

Roman Polansky писал(а):

> У ПИД-регулятора имеется
> 2 "классических" выхода: собственно выход регулятора 0-100% и
> текущее рассогласование, имеющее некоторое абсолютное значение
> и знак плюс или минус.

2 выход и есть параметры ШИМ: Длительность импульса пропорциональна
величине рассогласования, а знак рассогласования показывает, какой из двух
модуляторов должен отработать - ускоряющий или замедляющий.


> ШИМ можно сделать любой. Например, с двумя входами: период T и
длительность импульсов (скважность)
> в процентах от T.

Изменять нужно только один параметр - или период следования стабильных
импульсов или длительность стабильно следующих импульсов.


> Два вопроса так и остались невыясненными: как имеющиеся выходы
> ПИД-регулятора привязать к имеющимся входам ШИМ-регулятора и
> какое должно быть соотношение периодов сканирования этих блоков?

У ШИ-модулятора один аналоговый вход и один дискретный выход. Тактовый
генератор обычно располагают внутри блока, но можно создать для него вход
и пользоваться внешним, как предлагаете Вы.
Выберите для начала тактовую частоту равной частоте дискретизации
ПИД-регулятора. А потом моделируйте и экспериментируйте. Как мне
представляется, она должна понижаться.

С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Л. 
Дата:   11.10.04 22:53

babenko писал(а):

> "У ПИД-регулятора имеется 2 "классических" выхода: собственно выход
регулятора
> 0-100% и
> текущее рассогласование, имеющее некоторое абсолютное значение
> и знак плюс или минус. ШИМ можно сделать любой. Например,
> с двумя входами: период T и длительность импульсов (скважность)
> в процентах от T." (Roman Polansky)
>
> "2 выход и есть параметры ШИМ: Длительность импульса пропорциональна
величине
> рассогласования, а знак рассогласования показывает, какой из двух
модуляторов
> должен отработать - ускоряющий или замедляющий." (Мирошко Леонид)
>
> ... по поводу "текущего рассогласования" ...
> Роман, у Вас перевод текста фирменный, свой или русскоязычный оригинал?
> Если фирменный или русскоязычный, то традиционно под текущим
рассогласованием
> понимают просто разность между заданным и текущим значением, т.е. это
сигнал не
> на выходе, а на входе регулятора. Поэтому терминологически Леонид
Мирошко не
> прав, но это зависит от того, что подразумевается под рассогласованием,
т.к. по
> английски можно спутать термины рассогласование и приращение - и то и
другое
> суть разности, только первый можду разными сигналами, т.е. это ошибка
> регулирования, а второй - разность можду одной переменной в соседние
моменты
> квантования.
> Ну я думаю, что Леонид в принципе прав и дело в ошибочном переводе или
трактовке
> термина.

Семен Семенович!(с) Ну конечно же не рассогласование, а приращение.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   11.10.04 20:35

"...не всегда стоит стремиться максимально уменьшить tимп.мин..."
полностью согласен, более того, всегда стоит увеличивать tимп.мин. по
следующим причинам:

- чем больше tимп.мин и tпауз.мин, тем лучше пусковой аппаратуре и
собственно двигателю;

- в замкнутой системе точность задания длительности (в том числе мин.)
импульса не имеет решающего значения (в разумных пределах), т.к. эта
величина вырабатывается регулятором на основе сигнала рассогласования,
который прошел через входную зону нечувствительности; потом проходит через
нелинейность, которая ограничивает минимальную длительность импульса; далее
интегрируется ИМ, причем интегрируется на фоне люфтов; после чего поступает
на нелинейный регулирующий органа ...
... короче говоря, в реальном контуре управления слишком много
нелинейностей, которые уничтожают непосредственную связь между
показателями "статического" качества (установившаяся ошибка по
регулируемому параметру или по эквивалентному параметру-положению ИМ) и
"тонкими" настройками регулятора типа (период ШИМ, точность расчета
длительности импульса и пр.).


...и все же для скоростных регуляторов (в литературе называют еще
ПИД-регулятор в дифференциальной форме) есть опасная проблема - "холостой"
ход, бороться с которой можно путем значительного усложнения ШИМ, т.е.
превращения ШИМ из просто модулятора в формирователь импульсов, который,
например, учитывает импульсы, которые должны были бы быть сформированы, но
были нереализованными из-за того, что оказались меньше установленного
порога tимп.мин и пр...

... мне тоже кажеться, что скоростной регулятор лучше, чем позиционный,
но... посмотрите у Сименса: в готовых регуляторах используются контура
позицинирования с 3-позицонным реле, правда там внутри все же есть
какой-то хитрый добавочный формирователь импульсов...


С уважением

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   11.10.04 22:03

"У ПИД-регулятора имеется 2 "классических" выхода: собственно выход
регулятора 0-100% и
текущее рассогласование, имеющее некоторое абсолютное значение
и знак плюс или минус. ШИМ можно сделать любой. Например,
с двумя входами: период T и длительность импульсов (скважность)
в процентах от T." (Roman Polansky)

"2 выход и есть параметры ШИМ: Длительность импульса пропорциональна
величине рассогласования, а знак рассогласования показывает, какой из двух
модуляторов должен отработать - ускоряющий или замедляющий." (Мирошко
Леонид)

... по поводу "текущего рассогласования" ...
Роман, у Вас перевод текста фирменный, свой или русскоязычный оригинал?
Если фирменный или русскоязычный, то традиционно под текущим
рассогласованием понимают просто разность между заданным и текущим
значением, т.е. это сигнал не на выходе, а на входе регулятора. Поэтому
терминологически Леонид Мирошко не прав, но это зависит от того, что
подразумевается под рассогласованием, т.к. по английски можно спутать
термины рассогласование и приращение - и то и другое суть разности, только
первый можду разными сигналами, т.е. это ошибка регулирования, а второй -
разность можду одной переменной в соседние моменты квантования.
Ну я думаю, что Леонид в принципе прав и дело в ошибочном переводе или
трактовке термина.

С уважением

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Алексей Григоренко 
Дата:   12.10.04 12:14

>>
...и все же для скоростных регуляторов (в литературе называют еще
ПИД-регулятор в дифференциальной форме) есть опасная проблема - "холостой"
ход, бороться с которой можно путем значительного усложнения ШИМ, т.е.
превращения ШИМ из просто модулятора в формирователь импульсов, который,
например, учитывает импульсы, которые должны были бы быть сформированы, но
были нереализованными из-за того, что оказались меньше установленного
порога tимп.мин и пр...
>>

А каким образом устроена модуляция? Я в этих вопросах не силен, но мне
кажется, что классический ШИМ предполагает постоянный период импульсов,
для этого есть генератор импульсов. Но ведь это не правильно. Стандартные
импульсные регуляторы строятся на базе микропроцессорной аппаратуры, но
они повторяют работу классических релейно-импульсных регуляторов. Помните:
реле, охваченное обратной связью... Так там период импульсов не постоянный.
У кого-нибудь есть свободная минутка и возможности, снимите переходную
характеристику алгоритма регулирования например Ремиконта 130 или
чего-нибудь подобного посовременней. Проверим.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   12.10.04 13:01

Алексей,
- "реле, охваченное обратной связью" - это контур позиционирования ИМ с
3-позиционным реле, на которое поступает сигнал задания положения ИМ с
позиционного ПИД-регулятора, этот контур, по определению должен быть
асинхронным, а параметры импульсов определяются зоной нечувствительности -
порогом включения реле и зоной возврата (гистерезисом) - порогом
выключения. Понятно, что в цифровой системе контур позиционирования все
равно работает в дискретные моменты времени через периоды квантования;
- ШИМ можно построить на периодическом генераторе пилообразного сигнала с
длительным передним фронтом (время нарастания Тшим) и спадом с нулевой
длительностью.
При этом максимальное значение P(k) должно соответствовать максимальному
значению V(k), лучше всего сразу реализовать все в относительных единицах,
чтобы остались только времена в сек, а все коэффициенты были безразмерные,
тогда P(k)макс=100%
...ну примерно так:

// tшим-период расчета ШИМ (может совпадать с периодом квантования
регулятора
// Тшим-период следования импульсов (период ШИМ)
...
P(k-1) = 0; // инициализация
...
...                              //бесконечный
P(k) = P(k-1) + 100*tшим/Тшим;   //цикл
if P(k)>100, P(k)=0;             //управления
P(k-1) = P(k);
...

а дальше собственно ШИ-модуляция:

          sign(V(k))*abs(V(k)), если abs(V(k))>P(k)
Uвых(k)=
          0, иначе

где Uвых(k)-выход ШИМ (0/1/-1); V(k) - выход скоростного ПИД-регулятора в
k-й момент времени; P(k) - сигнал с генератора пилообразного сигнала; sign
- функция вычисления знака; abs - функция вычисления модуля.

ERGO.
В классических регуляторах реализован на ШИМ и контур позиционирования на
3-позиционном реле.

Коллеги, извините за многословие, постоянное общение со студентами и
программистами накладывает характерный отпечаток...

С уважением

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re[2]: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: EugeneRyzhov 
Дата:   12.10.04 13:35

АГ> У кого-нибудь есть свободная минутка и возможности, снимите переходную
АГ> характеристику алгоритма регулирования например Ремиконта 130 или
АГ> чего-нибудь подобного посовременней. Проверим.

А что такое "переходная характеристика алгоритма"?
Кривая изменения "выхода алгоритма при ступенчатом изменении
его входа? Ну, тут все зависит от фантазии автора!

Евгений Рыжов

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Roman Polansky 
Дата:   12.10.04 17:33

Честно говоря, не ожидал получить такое количество
полезной информации от уважаемых форумчан. Думаю,
переосмыслив все это, приду к какому-нибудь практическому
решению.

b> ... по поводу "текущего рассогласования" ...
b> Роман, у Вас перевод текста фирменный, свой или русскоязычный оригинал?
b> Если фирменный или русскоязычный, то традиционно под текущим
b> рассогласованием понимают просто разность между заданным и текущим
b> значением, т.е. это сигнал не на выходе, а на входе регулятора. Поэтому
b> терминологически Леонид Мирошко не прав, но это зависит от того, что
b> подразумевается под рассогласованием, т.к. по английски можно спутать
b> термины рассогласование и приращение - и то и другое суть разности, только
b> первый можду разными сигналами, т.е. это ошибка регулирования, а второй -
b> разность можду одной переменной в соседние моменты квантования.
b> Ну я думаю, что Леонид в принципе прав и дело в ошибочном переводе или
b> трактовке термина.

По этому поводу скажу, что под текущим рассогласованием я имел ввиду разность
между заданным и текущим значением, т.е. это сигнал не на выходе, а на входе
регулятора. В документации никаких разночтений нет. Просто эта
разность транслируется блоком ПИД-регулятора на выход. Если бы на выходе
было действительно приращение выходного сигнала регулятора, проблем было
бы гораздо меньше. Все бы заработало как предлагает Леонид Мирошко.

--
С уважением,
Полянский Роман Александрович

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   12.10.04 15:29

Роман, смотрите вариант реализации:
http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPID.gif

Поскольку Вы задавали вопрос по поводу "подавляющего большинства средств
программирования контроллеров", думаю, в них есть все аналоги примененных
блоков.

С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re[2]: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Roman Polansky 
Дата:   12.10.04 20:45

Здравствуйте, Леонид.

Вы писали 12 октября 2004 г., 14:29:17:


МЛ> Роман, смотрите вариант реализации:
МЛ> http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPID.gif

А что будет происходить, если на выходе регулятора будет уже
100% (или 0%), а исполнительный механизм в это время будет
находиться в положении 90-95% (или 5-10%)? Ведь ИМ приводится
в движение по изменению выхода регулятора, чего не будет
происходить, когда регулятор "упрется" в ноль или максимум.
Я хочу сказать, что, по-моему, при таком включении не гарантируется,
что механизм будет работать во всем своем диапазоне.

--
С уважением,
Полянский Роман Александрович

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Алексей Григоренко 
Дата:   13.10.04 10:30

Расскажите, пожалуйста, подробней, что значит: "сомнения, что привод
полностью отрабатывает задание"? Когда такие сомнения могут возникать? Что
же касается УП, то я считал, что по-хорошему аналоговый параметр УП
регулирующего органа должен быть заведен в систему всегда, поэтому
жертвовать ничем не надо. А вот добавление еще одного контура далеко не
всегда допустимо, одно дело добавить второй контур, другое, например,
третий-четвертый.

С уважением Алексей

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   13.10.04 08:08

коллеги, извините,
в мое сообщение от 12.10.04 13:01
в формулу ШИ-модуляции вкралась ошибка, должно быть так ...

         sign(V(k)), если abs(V(k))>P(k)
Uвых(k)=
         0, иначе

С уважением

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   13.10.04 10:13

Роман, почему-то Ваш пост не попал в форум iprog, а из почтовой папки я его
удалил. Поэтому отвечаю по памяти.

Если у Вас есть сомнения в том, что привод полностью отработает задание,
то нужно жертвовать одним аналоговым входом и считывать положение привода.
В этом случае один ПИД регулятор управляет только приводом (+/-), а
основной - параметрический - выдает для него уставку (0..100%). Т.е. они
включаются каскадно:
http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPID+.gif

С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   13.10.04 12:41

Леонид, скажите, в зачем контур позиционирования делать на
ПИД(ПИ)-регуляторе? ... - абсолютно достаточно простого П-регулятора с
большим коэффициентом передачи, насыщением и зоной нечувствительности.
В таком варианте (с контуром позиционирования на ПИД(ПИ)-регуляторе) какой
элемент вырабатывает импульсы управления?

Коллеги,
Как вариант предлагаю следующее:
- есть аналоговый регулятора,у него есть выход абсолютный - позиционный и
в приращениях - скоростной (если приращения нет, то внешними модулями его
рассчитываем), при этом скоростной выход необходимо рассчитывать с учетом
реальной скорости ИМ, т.е. параметра Тим;
- находим разницу между абсолютным выходом регулятора и УП, умножаем на
некий коэффициент позиционирования, суммируем это со скоростным выходом и
подаем на ШИМ... - это гарантия, что все будет сходится, у меня примерно
так все и работает.

... обратите внимание, что позиционный выход можно рассматривать как выход
некой внутренней модели ИМ, таким образом неосознанно, но модель ИМ все же
используется!
однако, обычно позционный сигнал вычисляется без учета Тим, поэтому в
большинстве случаев он не будет реализован ИМ...
поэтому "сомнения, что привод полностью отрабатывает задание" отбросьте,
так оно обычно и бывает, но в замкнутой системе с регуляторм и
И-составляющей это не страшно.

С уважением

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   13.10.04 13:32

Алексей Григоренко писал(а):

> Извините Леонид, я не понял, что Вы хотели сказать в 1-ом абзаце
последнего
> сообщения.

Так давайте я сам объясню по-другому.

Трехточечный привод - привод с двумя входами - "увеличить" и "уменьшить".
При отсутсвии этих сигналов он остается в текущем положении. Это для
удостоверения, что мы говорим об одном и том же устройстве.

Представим, что по какой-либо причине при выходном сигнале ПИД-регулятора
ParameterPID = 100% трехточечный привод остановился в положении 85%.
Длительность дискретного импульса Plus на открывание привода
пропорциональна приращению выхода ParameterPID за время OSC/CycleTime. Но
он уже находится в 100% и приращение равно 0. Поэтому и длительность
импульса тоже будет равна 0. Следовательно, привод так и останется в
положении 85%.



babenko писал(а):

> Леонид, скажите, в зачем контур позиционирования делать на
ПИД(ПИ)-регуляторе? ... -
> абсолютно достаточно простого П-регулятора с большим коэффициентом
передачи,
> насыщением и зоной нечувствительности.

У меня нет ни П-, ни ПИ- регулятора. Я могу только "превратить"
ПИД-регулятор в П- и ПИ- с помощью констант.


> В таком варианте (с контуром позиционирования на ПИД(ПИ)-регуляторе)
какой элемент
> вырабатывает импульсы управления?

Не понял, что Вы имеете в виду?

С уважением Мирошко Леонид .

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Алексей Григоренко 
Дата:   13.10.04 12:10

Извините Леонид, я не понял, что Вы хотели сказать в 1-ом абзаце последнего
сообщения. Если кто-то, смотрящий со стороны, понял, объясните мне
пожалуйста о чем Леонид говорит.

>>
Алексей, речь идет о "приспосабливании" аналогового ПИД-регулятора для
управления трехточечным приводом. Данное решение вырабатывает управляющее
воздействие в зависимости от приращения на выходе ПИД-регулятора. Если
регулятор резко выйдет, например, на 100%, то за время дискретизации
регулятор может не успеть отработать задание. Поскольку на выходе
ПИД-регулятора приращения больше нет, то привод так и останется в этом
промежуточном состоянии. Согласен, что это можно и нужно бороть правильным
подбором параметров, но считаю, что это решение надежнее.
>>

Еще раз прошу прощения, я не издеваюсь. Порой человек не может объяснить
вещи кажущиеся ему тривиальными именно по этой причине.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   13.10.04 14:02

>> В таком варианте (с контуром позиционирования на ПИД(ПИ)-регуляторе)
какой элемент
>> вырабатывает импульсы управления?

> Не понял, что Вы имеете в виду?

чтобы быть уверенным, что мы говорим об одном и том же...
есть основной контур по регулируемому параметру, на выходе регулятора
величина - в нашем случае это желаемое положение ИМ, которая подается на
подчиненный контур, который обеспечивает позиционирование ИМ.

Если у вас подчиненный (внутренний) регулятор контура позиционирования
выполнен на аналоговом регуляторе ПИ(Д), то какой модуль формирует
импульсы управления ИМ?

С уважением

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   13.10.04 14:28

babenko писал(а):

> есть основной контур по регулируемому параметру, на выходе регулятора
величина -
> в нашем случае это желаемое положение ИМ, которая подается на
подчиненный
> контур, который обеспечивает позиционирование ИМ.
>
> Если у вас подчиненный (внутренний) регулятор контура позиционирования
выполнен
> на аналоговом регуляторе ПИ(Д), то какой модуль формирует импульсы
управления ИМ?

На входах подчиненного регулятора (ActuatorPID) - уставка положения и
реальное положение привода. Выход подчиненного регулятора - аналоговый
сигнал, который с помощью широтно-импульсного модулятора (PWM)
преобразуется в дискретный импульс(ы) и схемой выбора направления
(Signature -> and)  направляется на соответствующий дискретный выход Plus
или Minus.

С уважением Мирошко Леонид.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   13.10.04 11:37

Алексей Григоренко писал(а):

> Расскажите, пожалуйста, подробней, что значит: "сомнения, что привод
полностью
> отрабатывает задание"? Когда такие сомнения могут возникать?

Алексей, речь идет о "приспосабливании" аналогового ПИД-регулятора для
управления трехточечным приводом. Данное решение вырабатывает управляющее
воздействие в зависимости от приращения на выходе ПИД-регулятора. Если
регулятор резко выйдет, например, на 100%, то за время дискретизации
регулятор может не успеть отработать задание. Поскольку на выходе
ПИД-регулятора приращения больше нет, то привод так и останется в этом
промежуточном состоянии. Согласен, что это можно и нужно бороть правильным
подбором параметров, но считаю, что это решение надежнее.


> Что же касается УП,
> то я считал, что по-хорошему аналоговый параметр УП регулирующего органа
должен
> быть заведен в систему всегда, поэтому жертвовать ничем не надо.

По-хорошему да. Но не всегда это необходимо. Прежде всего, не все процессы
настолько ответственны и сигнал аварии можно сформировать по косвенным
признакам. Во-вторых, указатель положения удорожает привод, это
дополнительный кабель, дополнительные клеммы, дополнительная обработка
сигнала. В-третьих аналоговый вход может оказаться в дефиците.
В-четвертых, многие процессы могут регулироваться только по значению
измеренного параметра и уставке.


А вот
> добавление еще одного контура далеко не всегда допустимо, одно дело
добавить
> второй контур, другое, например, третий-четвертый.

Ну тут уже хозяин - барин. Как говорят, "Бачили очі, що проектували, то
тепер настроюйте, хоч повилазьте".

С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 RE: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Shchekin Sergei I. 
Дата:   13.10.04 14:51

> -----Original Message-----
> From: Мирошко Леонид [mailto:forum-asutp@xxxxx.xx.xx]
> Sent: Wednesday, October 13, 2004 1:32 PM

> Длительность дискретного импульса Plus на открывание привода
> пропорциональна приращению выхода ParameterPID за время
> OSC/CycleTime. Но
> он уже находится в 100% и приращение равно 0. Поэтому и длительность
> импульса тоже будет равна 0. Следовательно, привод так и останется в
> положении 85%.


Предлагаю решение: считать 100% выхода регулятора заданием ШИМ со 100% заполнением. То есть, если выход регулятора равен 100% - просто включить дискретный выход и не выключать его, пока выход регулятора не станет менее 100%. :-)))
Аналогично - с 0%. Т.е. выключить выход (заполнение 0%).

Реализуется, по-моему, достаточно просто.

С уважением,
Сергей Щекин
TRICONEX

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Алексей Григоренко 
Дата:   13.10.04 17:30

>
Представим, что по какой-либо причине при выходном сигнале ПИД-регулятора
ParameterPID = 100% трехточечный привод остановился в положении 85%.
Длительность дискретного импульса Plus на открывание привода
пропорциональна приращению выхода ParameterPID за время OSC/CycleTime. Но
он уже находится в 100% и приращение равно 0. Поэтому и длительность
импульса тоже будет равна 0. Следовательно, привод так и останется в
положении 85%.
>
Поправляйте, если я не прав. Речь идет о том, как приспособить аналоговый
регулятор для работы с механизмом постоянной скорости. Под аналоговым, как
вы понимаете имеется в виду только то, что выход регулятора уже есть
регулирующая величина, т.е. мы имеем ПИД-алгоритм. Для работы с арматурой
необходим ПДД2 алгоритм, т.е. нужен не регулирующий параметр, а скорость
его изменения. Пока все понятно. Для того, что бы иметь эту скорость Вы
предлагаете считать приращение выхода аналогового ПИД. Но могут, как Вы
заметили, возникнуть проблемы - те, о которых Вы говорите. Для устранения
их необходимо пересмотреть схему и считать выход ПИД регулятора заданием
для подчиненного регулятора, приводящего УП к требуемому значению. Но
почему у подчиненного ПИД регулятора не могут возникнуть такие же
проблемы, конечно объект у него совершенно другой, но все равно!

И действительно ли существует такая проблема? Я сталкивался с тем, что в
библиотеках алгоритмов не предусмотрен аналоговый ПИД регулятор, но чтоб
не было ПДД2-регулятора (скоростного, как мне тут подсказали) - это
нонсенс. Ведь на одном аналоговом мало чего можно сделать. А раньше на
практике просто и не было альтернативы, кроме случаев, когда выход ПИД и
был регулирующий параметр.

>
Длительность дискретного импульса Plus на открывание привода
пропорциональна приращению выхода ParameterPID за время OSC/CycleTime.
>

Это не так. Я уже говорил, что выходу скоростного регулятора
пропорциональна скважность импульсов, но не длительность импульса. Это
было бы одно и тоже, если бы период следования импульсов был постоянен. Но
это не так, я в этом уже убедился. Ранее просил сделать это и всех вас, но
видно нет времени.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 RE: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Shchekin Sergei I. 
Дата:   13.10.04 16:08

> -----Original Message-----
> From: Мирошко Леонид [mailto:forum-asutp@xxxxx.xx.xx]
> Sent: Wednesday, October 13, 2004 3:26 PM

> > Предлагаю решение: считать 100% выхода регулятора заданием
> ШИМ со 100%
> заполнением. То есть, если выход регулятора равен 100% -
> просто включить
> дискретный выход и не выключать его, пока выход регулятора не
> станет менее
> 100%. :-)))
> Аналогично - с 0%. Т.е. выключить выход (заполнение 0%).
>
> Сергей, это применимо к двухпозиционным устройствам с самовозвратом,
> нагревателям, например. Для трехпозиционного в таком случае нужно в
> пределах периода импульсом открывать привод, а паузой закрывать. Это
> нерационально, т.к. будет "дрожание" около уставки. Частые
> пуски/остановки
> очень быстро угробят привод.


Леонид, мне кажется, Вы меня не совсем правильно поняли. Я предложил решение НЕ ДЛЯ РЕГУЛЯТОРА в целом, а решение КОНКРЕТНОЙ проблемы: как "двинуть" привод без изменения выхода регулятора, если привод остановился в положении 85%, а выход регулятора уже стоит 100%.

С уважением,
Сергей Щекин
TRICONEX

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   13.10.04 18:00

Роман, подскажите, обмен мнениями идет вокруг конкретной системы
технологического программрования, которую Вы используете, или Вам
необходим АЛГОРИТМ для его самостоятельной реализации?

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   13.10.04 16:28

> Сергей Щекин писал(а):

>Леонид, мне кажется, Вы меня не совсем правильно поняли. Я предложил
решение НЕ ДЛЯ РЕГУЛЯТОРА в целом, а решение КОНКРЕТНОЙ проблемы: как
"двинуть" привод без изменения выхода регулятора, если привод остановился
в положении 85%, а выход регулятора уже стоит 100%.

Да, Сергей, я не так Вас понял. Для 100% ( 0% ) такое решение
действительно работать будет. Будем надеяться, что для некрайних значений
такой проблемы нет.

С уважением Мирошко Леонид.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   13.10.04 15:03

Леонид, это интересно, попробую смоделировать...
... только необходимо использовать П-регулятор, т.к. сам объект управления
(ИМ) является астатическим, т.е. использование И-части не требуется, а т.к.
на управляющий сигнал на ИМ наложены ограничения (-1/0/1), то это делает
использование Д-части бессмысленным ...

С уважением

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   13.10.04 15:25

babenko писал(а):

> Леонид, это интересно, попробую смоделировать...
> ... только необходимо использовать П-регулятор, т.к. сам объект
управления (ИМ)
> является астатическим, т.е. использование И-части не требуется, а т.к.
на
> управляющий сигнал на ИМ наложены ограничения (-1/0/1), то это делает
> использование Д-части бессмысленным ...

так я ж и не спорю :)

> Сергей Щекин писал(а):

> Предлагаю решение: считать 100% выхода регулятора заданием ШИМ со 100%
заполнением. То есть, если выход регулятора равен 100% - просто включить
дискретный выход и не выключать его, пока выход регулятора не станет менее
100%. :-)))
Аналогично - с 0%. Т.е. выключить выход (заполнение 0%).

Сергей, это применимо к двухпозиционным устройствам с самовозвратом,
нагревателям, например. Для трехпозиционного в таком случае нужно в
пределах периода импульсом открывать привод, а паузой закрывать. Это
нерационально, т.к. будет "дрожание" около уставки. Частые пуски/остановки
очень быстро угробят привод.

С уважением Мирошко Леонид.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   13.10.04 22:29

Леонид, поисследовал Вашу идею с линейным подчиненным регулятором
положения ИМ, как и следовало ожидать, работает, но:
- есть принципиальная проблема: добавляя лишний регулятор с И-частью, Вы
увеличиваете размерность (количество степеней свободы) системы, а этими
степенями надо управлять, а возможностей управления мало;
- в контуре позиционирования надо использовать только П или ПД регулятор с
большим коэффициентом усиления, чтобы обеспечить максимальное
быстродействие привода (структура контура позиционирования становиться
идентичной структуре ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ);
- такой П(Д)-регулятор с большим коэффициентом + ШИМ "в пределе"
становиться 3-позиционным реле.


Леонид, по этому же поводу... а зачем контур позиционирования? Берете
аналоговый ПИД-регулятор, на его выход цепляете ШИМ и ИМ, - так тоже все
будет работать! Просто при этом в качестве объекта управления надо
рассматривать не реальный объект управления, а объект управления+ИМ.
Понятно, что в большинстве случаев инженерные методики настройки
становятся неприменимыми, но общие подходы не изменяются. У вас есть П и Д
составляющие с которыми можно почти добиться желаемых результатов.
Для большинства реальных технологических процессов использование
Д-составляющей бессмысленно. Для того, чтобы это имело смысл необходимы
быстродействующие ИМ без люфтов, они у Вас есть?


"... почему у подчиненного ПИД регулятора не могут возникнуть такие же
проблемы, конечно объект у него совершенно другой, но все равно!" (Алексей
Григоренко)
... потому что, объект управления в контуре позиционирования астатический,
поэтому и установившейся ошибки не будет...(если конечно в контуре
использовать П(Д), а не ПИ(Д) регулятор)


"... выходу скоростного регулятора пропорциональна скважность импульсов,
но не длительность импульса. Это было бы одно и тоже, если бы период
следования импульсов был постоянен. Но это не так, я в этом уже убедился."
(Алексей Григоренко)
Если период следования импульсов не постоянен, то формирователем импульсов
является не ШИМ  (который, как мне кажется, по определению имеет постоянный
период и изменяемую скважность) а другое устройство, например,
3-позиционное реле.
Для большинства аналоговых и цифровых регуляторов так оно и есть.

С уважением

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   14.10.04 14:48

Леонид,

"Не уверен. Как я уже писал, для такого решения ИМ должен быть с
самовозвратом. Вы, вероятно, рассмотрели движение только в одну сторону."
... будьте уверены, один позиционный ПИД, в котором Вы используете только
П и Д части, + ШИМ полностью работоспособны во все стороны ...
... а почему Вы говорите о ИМ с самовозвратом, поясните, это ИМ типа
клапан? - я имел в виду именно интегрирующий ИМ типа МЭО.

"резонно. И крыть нечем" (на сообщение Григоренко)
...да нет никаких резонов...
у вас в контуре есть интегратор (- это ИМ), а если это так, то ошибки не
может быть (если конечно интегратор не находится в насыщении).

Что Вас смущает? Попробую пояснить...
Мы говорили, что для работы с ШИМ должен быть ПДД2-регулятор, в этой
аббревиатуре:
- символ П-соответствует И-составляющей;
- символ Д - П-составляющей;
- символ Д2 - Д-составляющей.
Если мы такой ПДД2 сигнал подадим на ИМ (интегратор), то на выходе ИМ
получим именно ПИД-сигнал.
Таким образом, если Вы используете в своем аналоговом ПИД-регуляторе
только П и Д-части, то можете считать что на выходе сформировали сигнал
задания скорости перемещения исполнительным механизмом (!) но при
следующих условиях:
- Д-часть необходимо настраивать как П;
- П-часть - как И.
Так как настраивать все равно придется вручную, то первоначально работайте
с Д-составляющей (т.е. установите коэффициент передачи замкнутого контура),
а П-состаляющей добивайтесь нулевой установившейся ошибки.

С уважением

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   14.10.04 13:50

Чтой-то глючит iprog: не вижу половины ветки.

Алексей Григоренко писал:

>
Поправляйте, если я не прав. Речь идет о том, как приспособить аналоговый
регулятор для работы с механизмом постоянной скорости. Под аналоговым, как
вы понимаете имеется в виду только то, что выход регулятора уже есть
регулирующая величина, т.е. мы имеем ПИД-алгоритм. Для работы с арматурой
необходим ПДД2 алгоритм, т.е. нужен не регулирующий параметр, а скорость
его изменения. Пока все понятно. Для того, что бы иметь эту скорость Вы
предлагаете считать приращение выхода аналогового ПИД. Но могут, как Вы
заметили, возникнуть проблемы - те, о которых Вы говорите. Для устранения
их необходимо пересмотреть схему и считать выход ПИД регулятора заданием
для подчиненного регулятора, приводящего УП к требуемому значению. Но
почему у подчиненного ПИД регулятора не могут возникнуть такие же
проблемы, конечно объект у него совершенно другой, но все равно!

Резонно. И крыть нечем :)
Возможно, для отдельного регулятора выбрать параметры, зависящие только от
поведения привода, будет легче, чем учитывать еще и поведение процесса и
искать компромисс.
Значит, действительно нужно правильно выбирать параметры и ставить
"доводчик", как предлагает Сергей Щекин.


Бабенко писал:
> Леонид, по этому же поводу... а зачем контур позиционирования? Берете
аналоговый ПИД-регулятор, на его выход цепляете ШИМ и ИМ, - так тоже все
будет работать!

Не уверен. Как я уже писал, для такого решения ИМ должен быть с
самовозвратом. Вы, вероятно, рассмотрели движение только в одну сторону.


Для большинства реальных технологических процессов использование
Д-составляющей бессмысленно. Для того, чтобы это имело смысл необходимы
быстродействующие ИМ без люфтов, они у Вас есть?

Может быть, может быть. В моей области для процессов действительно можно
обходитья только ПИ, но Д помогает экономить мое время.

С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Roman Polansky 
Дата:   14.10.04 21:41

Здравствуйте, babenko.

Вы писали 13 октября 2004 г., 17:00:13:

b> Роман, подскажите, обмен мнениями идет вокруг конкретной системы
b> технологического программрования, которую Вы используете, или Вам
b> необходим АЛГОРИТМ для его самостоятельной реализации?

У нас на предприятии используются в основном две системы
программирования: ProcessLogix (Rockwell Automation) и
UltraLogik. Необходимость управлять ИМ постоянной скорости
существует везде. В обеих системах есть библиотечные блоки
аналоговых ПИД-регуляторов (так называемые PIDA, выходом
которых является регулирующая величина). Но главное отличие
состоит в том, что в ProcessLogix'е можно использовать только то,
что там есть в библиотеке, а UltraLogik позволяет конструировать
блоки языка FBD самостоятельно, используя набор примитивов и другие
библиотечные блоки, и даже дописывать модули на Си.

Поэтому меня интересуют любые мнения по данному вопросу. С
ProcessLogix'ом, наверное, будет пролет, а на UltraLogik'е
можно попытаться реализовать скоростной регулятор, работающий
в приращениях.

Сейчас выкручиваемся так как уже было предложено в процессе
обсуждения данного вопроса: используем обратную связь по
фактическому положению ИМ, задействовав для этого дополнительные
аналоговые входы. При этом ШИМ вообще не используется. Сначала
использовал обычный компаратор с гистерезисом. Выглядит не очень красиво:
при увеличении гистерезиса ухудшается качество отрабатывания
исполнительного механизма, а при уменьшении резко увеличивается
его износ, так как он практически постоянно дергается вокруг
заданного положения из-за не очень хорошей системы торможения
двигателя. Затем попробовал POSPROP (Position Proportional)
регулятор, который включен каскадно с PIDA, и занимается
исключительно позиционированием ИМ. Гораздо красивее. ИМ
подводится к положению, задаваемому аналоговым ПИД-регулятором
плавно - импульсами, ширина, которых пропорциональна рассогласованию
между заданным и фактическим положением ИМ. Но опять же: он использует
сигнал фактического положения ИМ. Я хочу от этого варианта реализации уйти,
так как датчики положения ИМ очень не надежны, да и аналоговые
входы тоже не лишние.

--
С уважением,
Полянский Роман Александрович

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Maxim Ananskih 
Дата:   14.10.04 21:41

Добрый день!

> у вас в контуре есть интегратор (- это ИМ), а если это так,
> то ошибки не
> может быть (если конечно интегратор не находится в насыщении).
> Если мы такой ПДД2 сигнал подадим на ИМ (интегратор), то на выходе ИМ
> получим именно ПИД-сигнал.

Совершенно верно. Проблема только в том, что наличие П-составляющей в ПДД2 регуляторе заставит ИМ постоянно дергаться в разные стороны, поскольку он интегрирует входной сигнал. Необходимость Д2-составляющей также вызывает серьезные сомнения, поскольку ИМ трехпозиционный.

Следует вычислить производную от рассогласования и подать на нелинейный элемент со следующей характеристикой:

1             +--<--+------
              |     |
              |     |
              v     ^
              |     |
0       +--<--+-->--+
        |     |
        v     ^
        |     |
        |     |
-1 -----+-->--+

Дальше логика ясна: 1 - прямой ход ИМ, -1 - обратный.
Настраивая порог срабатывания такого "трехпозиционного компаратора с гистерезисом", мы будем фактически менять коэффициент усиления регулятора. То есть, увеличение порога будет снижать количество переклюений ИМ, увеличивая статическую ошибку.


С уважением,

М. Ананских, учебный центр ПРОСОФТ

http://www.prosoft.ru Тел. (095) 234-0636, факс (095) 234-0640 Адрес: Москва 119313, а/я 81

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Maxim Ananskih 
Дата:   14.10.04 22:59

> Следует вычислить производную от рассогласования и подать на
> нелинейный элемент

Уф, какую только ерунду не напишешь на ночь глядя...

Исправляюсь.
1. Без П-составляющей, конечно, исполнительный механизм не будет дергаться. Но и регулировать тоже не будет.
2. Система с нелинейным элементом, каковым и является наш ИМ, по определению работает в режиме автоколебаний.
3. Единственный путь сделать нелинейность незаметной - это охватить исполнительный механизм обратной связью. То есть включить регуляторы каскадно. Конечно, при условии, что постоянная времени объекта много больше постоянной времени контура с ИМ.

С уважением,

М. Ананских, учебный центр ПРОСОФТ

http://www.prosoft.ru Тел. (095) 234-0636, факс (095) 234-0640 Адрес: Москва 119313, а/я 81

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   14.10.04 18:59

Александр, я уже посмотрел Ваш профиль. Извините, что сразу не догадался.

С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   14.10.04 18:57

Увы, я сегодня и завтра на выезде.
Роман, посмотрите первоначальное решение с доводчиком.
http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPID++.gif

К сожалению, проверить на практике не могу, поскольку мы трехточечное
управление используем крайне редко.

Бабенко, (кстати, как Ваше имя?) у меня пока нет возможности
промоделировать ваш вариант, но в моем понимании он работать не будет. Или
мы говорим о разных схемах.

С уважением Мирошко Леонид.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   14.10.04 21:09

Добрый вечер, Роман,

Точное решение с ШИМ возможно без обратной связи по УП только если нет
ограничений на параметры импульсов управления, в общем же случае
совпадения желаемого и фактического положения ИМ не будет. При этом в
алгоритме естественно должна учитываться постоянная времени ИМ.
Если все же необходимо точно позиционировать ИМ и нет возможности
использовать аналоговый сигнал УП, то выход-то единственный, -
использовать в регуляторе модель ИМ и замыкать обратную связь по положению
этой модели. При этом необходимы дискретные сигналы от датчиков крайних
положений ИМ для подстройке положения модели ИМ.

Если у Вас нет описания скоростного ПИД-регулятора, то "их есть у меня"...
пусть ПИД-регулятора имеет вид

U(p)=[Kп+1/(Ти*р)+Кд*р/(Тд*р+1)]e(p)=Uп+Uи+Uд,

здесь р-непрерывный оператор Лапласа, а все остальное стандартные
настроечные параметры ПИД-регулятора. После Z-преобразования и возврата во
временную область имеем для скоростного регулятора следующие формулы для
приращений управляющего сигнала П-, И- и Д-частей:

DUп(k)=[(Kп*Тим/Т)-q^(-1)]*e(k);

DUи(k)=(Тим/Ти)*e(k);

        KдТим  [1-2*q^(-1)+q^(-2)]
DUд(k)= -----*----------------------*e(k),
         T^2   [1+exp(-T/Tд)q^(-1)]

где Т-период квантования; q-оператор сдвига во времени, т.е. если
q^(-1)*e(k)=e(k-1);
k-шаг квантования.
Все... сигнал DU(k)=DUп(k)+DUи(k)+DUд(k) можете подавать на ШИМ.
Из DU(k) легко получается позиционный сигнал

       Т       1
U(k)=-----*------------*DU(k).
      Тим   [1-q^(-1)]

Эти формулы не являются единственно возможным способом записи дискретного
скоростного ПИД-регулятора и опубликованы во многих книгах, так что, если
я говорю всем известные вещи, то извините, но подозреваю, что за модлуями
FBD все забыли суть алгоритмов и способ их реализации и особенности
использования.
... описание ШИМ приводилось ранее... так что, по существу, в топике есть
полный алгоритм.

Я бы делал так:
- вычисляем DU(k) и U(k);
- DU(k) подаем на ШИМ, импульсы с которого идут на ИМ;
- импульсы с ШИМ подаем на модель ИМ, на выходе которой получаем Uм(k);
- сравниваем положение модели ИМ Uм(k) и позиционный выход U(k), их
разницу также подаем на вход ШИМ.
Без "тонкостей" и "хитростей" это все... "Тонкости" и "хитрости" - это вид
зон нечувствительности на входах регулятора и ШИМ, способ включения в
прямую и обратную связб П-, И- и Д-частей, установка модели ИМ в начальное
и конечное положение по сигналам конечников ...

Роман, есть еще вопросы:
- каковы динамическое описание объекта(ов)?
- каковы времена полного перемещения ИМ?


Уважаемый Леонид,
"но в моем понимании он работать не будет. Или мы говорим о разных
схемах."
чтобы быть уверенным, что мы говорим об одном и том же...
я рассматривал замкнутый контур, в котором есть ПД-регулятор, ШИМ, ИМ и
объект управления (т.е. нет специального контура позиционирования ИМ), и
утверждал, что в такой системе нет установившейся ошибки по регулируемому
параметру, т.е. установившийся коэффициент передачи замкнутого контура =
1.

С уважением
Александр Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re[2]: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: mikev@xxxxxxxxx.xx 
Дата:   15.10.04 08:44

ПРИКАЗ   9999

По АСУТП Российской Федерации

от 14.10.2004


1.  Всех,  писавших в эту ветку с рабочих эккаунтов более, чем 3 раза,
считать злостными бездельниками.

2.  За  непроизводительную  трату рабочего времени объявить выговор по
АСУТП Российской Федерации.

3.  За  пренебрежение  должостными  обязанностями в период бесполезной
переписки    всех   вышепеерчисленных   персон   назначить   дежурными
электриками на срок один месяц.

4.  Обязать  всех вышеперчисленных лиц в срок до Нового года сдать все
лабораторные  и  курсовые работы, зачеты и экзамены за период с 3 по 6
курсы по специальностям, соотвествующим их специализации в соотвествии
с дипломом о высшем образовании.

5.  Всех,  получивших  оценки "удовлетворительно" и "плохо" (см. п. 4)
навечно  перевести  в  ночные сторожа и запретить доступ к электронной
почте.


Председатель АСУТэПэТии Российской Федерации

Муркин Барс Мяукович.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   15.10.04 08:24

Уважаемый Максим,
"1. Без П-составляющей, конечно, исполнительный механизм не будет
дергаться. Но и регулировать тоже не будет."
а где утверждалось обратное? говорилось, что не надо использовать
И-составляющую в разомкнутом контуре с ИМ... и не более того...

"2. Система с нелинейным элементом, каковым и является наш ИМ, по
определению работает в режиме автоколебаний."
с каких пор ИМ стал нелинейным элементом? вы учитываете люфт и насыщение
ИМ? но это значит, что вы неправильно его выбрали, спроектировали и
эксплуатируете... или не так?

"... какую только ерунду не напишешь на ночь глядя..."
... я надеюсь, что относится и к идее ПДД2 подключить к 3-позиционному
реле с гистерезисом...

С уважением
Александр Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re[3]: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Милосердов Д.Н. 
Дата:   15.10.04 11:32

Добрый день, mikev,

Вы писали 14 октября 2004 г., 19:51:48:


mpr> ПРИКАЗ   9999

mpr> По АСУТП Российской Федерации

mpr> от 14.10.2004

А за самовольное модерирование объявляю строгое предупреждение.
(согласно правил)

--
С уважением,
модератор

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   15.10.04 09:57

Промоделировал http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPID++.gif

Доводчик отлично справляется с поставленным заданием.
http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPID++gr.gif

Без него при резкой смене уставки регулятор заходил в крайнее положение и
привод действительно оставался в промежуточном положении.
http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPIDgr.gif

С доводчиком нахождение в крайнем положении было недолгим и параметр
быстро возвращался к уставке.

>>> ... а зачем контур позиционирования? Берете аналоговый ПИД-регулятор,
на его выход цепляете ШИМ и ИМ, - так тоже все будет работать!

>>"но в моем понимании он работать не будет. Или мы говорим о разных
схемах."

> чтобы быть уверенным, что мы говорим об одном и том же...
> я рассматривал замкнутый контур, в котором есть ПД-регулятор, ШИМ, ИМ и
объект
> управления (т.е. нет специального контура позиционирования ИМ), и
утверждал, что в
> такой системе нет установившейся ошибки по регулируемому параметру, т.е.
> установившийся коэффициент передачи замкнутого контура = 1.

Я не о том. Вы употребляете ШИМ в единственном числе и подключаете его
непосредственно на выход ПИД. У ШИМ один выход, а у ИМ два входа.


С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   15.10.04 10:22

Эксперименты без "доводчика":

Пробовал подбирать параметры ШИМ, в частности чувствительность
(скважинность от входного сигнала). Наилучшие результаты при примерно
равных скоростях изменения выхода ПИД-регулятора и реакции привода. При
недостаточных - происходит "залипание" ПИД, при больших - автоколебания.

На сегодня все.

С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   15.10.04 10:29

Леонид,

"Вы употребляете ШИМ в единственном числе и подключаете его
непосредственно на выход ПИД. У ШИМ один выход, а у ИМ два входа."
... теперь понятно, согласен...
мною везде ранее подразумевалось, что ШИМ также осуществляет функцию и
формирования импульсов управления ИМ, что (строго говоря) не корректно ...

С уважением
Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   15.10.04 11:02

Леонид,
посмотрел http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPID++gr.gif,
... грустно ...
чем вызвано такое количество срабатываний привода? это ведь абсолютно не
нормально!
... это конечно мое субъективное мнение ...
от нас обычно требуется, чтобы количество срабатыаний было 5-8 и не более,
возможно все дело в настроечных параметрах, но если это не так, то дело в
структуре и принципе работы...

С уважением
Александр Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Алексей Григоренко 
Дата:   15.10.04 11:36

К сожалению не все понятно в
http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPID++gr.gif
Как проводился эксперимент, что на графиках,... Не хочется выглядеть
занудой, но и масштаб времени какой?

>>
от нас обычно требуется, чтобы количество срабатыаний было 5-8 и не более,
возможно все дело в настроечных параметрах, но если это не так, то дело в
структуре и принципе работы...
>>
Такие пожелания (не более 6 включений в минуту) предъявляются к
установившемуся режиму. Но если с такой частотой включения отрабатывать
возмущения, то не о каком качестве и речи быть не может.

И еще, никто не спорит, что в системе регулирования, содержащей И
составляющую, нет статической ошибки. Это, если хотите, - аксиома. Мы же
говорим о возможном случае, когда сигнал с аналогового ПИД регулятора,
ограниченного 100%, может не попадать на ИМ, после приращения его
выхода.Roman Polansky писал(а):

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   15.10.04 11:52

ну тогда действительно, Леонид, давайте данные на Ваш объект, ИМ и период
квантования, с которым надо работать

Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   15.10.04 12:22

Роман, по поводу 6 в минуты Вы конечно правы.
С уважением Бабенко

babenko

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   15.10.04 12:37

Набросились, набросились...

Господа, это результаты моделирования. Проверялась принципиальная
работоспособность найденного метода.

Цикл - 1 секунда.

Считаю, что результат хороший, поскольку даже с неоптимизированными
параметрами система задачу выполнила.

Полная программа с моделями :
http://users.iptelecom.net.ua/~miroshko/3pointPID++mod.gif

С уважением Мирошко Леонид.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Maxim Ananskih 
Дата:   15.10.04 17:59

>с каких пор ИМ стал нелинейным элементом? вы учитываете люфт и насыщение
ИМ? но это >значит, что вы неправильно его выбрали, спроектировали и
эксплуатируете... или не так?

Позвольте, а каким тогда элементом я должен считать ИМ, у которого
определено три входных состояния?

>"... какую только ерунду не напишешь на ночь глядя..."
>... я надеюсь, что относится и к идее ПДД2 подключить к 3-позиционному
реле с гистерезисом...

Реле с гистерезисом нужно лишь для формирования сигналов управления ИМ. Но
это не значит, что оно не входит в систему регулирования. Я сказал лишь,
что если мы охватим это реле вместе с ИМ отрицательной ОС, время
переходного процесса в таком контуре будет существенно меньше постоянной
времени объекта. А зона нечувствительности позволит избавиться от
автоколебаний в установившемся режиме. Если рассматривать только
внутренний контур, разумеется.

С уважением,
М. Ананских, Учебный центр Прософт

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   15.10.04 20:07

Уважаемый Максим,

по Вашим словам любое линейное динамическое звено можно считать нелинейным
из-за того, что на его вход подается ступенчатый сигнала ...
Предлагаю рассмотреть следующее математическое описание ИМ:

    ПОЛОЖЕНИЕ_ИМ=[1/Тим*р]*(УПРАВЛЕНИЕ_БОЛЬШЕ+УПРАВЛЕНИЕ_МЕНЬШЕ),

где сигналы УПРАВЛЕНИЕ_БОЛЬШЕ и УПРАВЛЕНИЕ_МЕНЬШЕ могут принимать значения
0 и 1.
Вы с этим согласны? Где здесь нелинейность?
Если не согласны, то предложите свое описание.
...может быть Вы ошибочно используете (понимаете) термин нелинейность,
который принято использовать только по отношению к статической
характеристике...
... и наш спор (как всегда) терминологический?


"Реле с гистерезисом нужно лишь для формирования сигналов управления ИМ.
Но это не значит, что оно не входит в систему регулирования."
т.е. вы не настаиваете на использовании реле с гистерезисом вместе с
ПДД2-регулятором?
иначе, если Вы используете ПДД2-регулятор, то какой отрицательной о.с. вы
будете охватывать внутренний контур: по положению, по скорости, ... ?
... ранее в топике Вы могли прочитать, что обсуждались два способа
формирования импульсов управления на основе сигнала с аналогового
регулятор:
- реле с гистерезисом (оно фигурировало еще и как 3-позиционное реле), на
его вход подается разность между выходом ПИД-регулятора и ОС по положению
ИМ (реальной или модели);
- ШИМ, на вход которого подается только сигнал ПДД2-регулятора.
У Вас есть еще варианты?


"Я сказал лишь, что если мы охватим это реле вместе с ИМ отрицательной ОС,
время переходного процесса в таком контуре будет существенно меньше
постоянной времени объекта."
А это зависит исключительно от соотношения времен ИМ и объекта управления.
Например, если у объекта время переходного процесса 10 с, а время полного
перемещения ИМ - 63 с, то создание контура позиционирования ИМ не сделает
время позиционирования "существенно меньше постоянной времени объекта".


Александр Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   16.10.04 18:12

Уважаемые коллеги,

... а почему вообще возникла мысль ответить на вопрос
"А что будет происходить, если на выходе регулятора будет уже 100% (или
0%), а исполнительный механизм в это время будет находиться в положении
90-95% (или 5-10%)?"

!Этот же вопрос справедлив и для любого другого значения на выходе
регулятора:
"А что будет происходить, если на выходе регулятора будет уже 75% (или
25%), а исполнительный механизм в это время будет находиться в положении
65-70% (или 35-30%)?"

Я уверен, что выполнение команд типа "открыть ИМ (100%)" и "закрыть ИМ
(0%)" вообще находится вне задач, решаемых средствами системы
автоматического регулирования, и следовательно, вне функций регулятора и
его "обвязки".
... после регулятора(ов) и блоков формирования импульсов должен стоять
некий блок управления ИМ! Это там должны решаться задачи типа "открыть ИМ"
и "закрыть ИМ", это там должны учитываться ограничения типа "запрет
открывания", "запрет закрывания" и т.п., это туда должны приходить команды
противоаварийного управления и защит, это туда должны приходить команды
последовательного управления (имееется в виду бинарное управления без
регулирования).

!и почему вопрос поставлен относительно положения ИМ, а не значения
регулируенмого параметра. Какая разница где находится ИМ, если
рассогласование по регулируемому параметру  =0?



С уважением
Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   17.10.04 00:28

Уважаемые коллеги,
я все по поводу ошибочной трактовки проблемы позиционирования ИМ и
предложенной структуры регулятора, которая решает эту проблему,...

!первоначальная посылка была такова:
"Если регулятор резко выйдет, например, на 100%, то за время дискретизации
регулятор может не успеть отработать задание. Поскольку на выходе
ПИД-регулятора приращения больше нет, то привод так и останется в этом
промежуточном состоянии." (Леонид Мирошко 13.10.2004)

Почему это ошибочная посылка?
... излагаю ...

1) у объекта регулирования есть статическая характеристика (по крайней
мере у того, что приведен в модели Леонида), следовательно, в
установившихся режимах каждому положению ИМ должно соответствовать
определенное значение регулируемого параметра (для простоты не учитываем
возмущения).
К слову, иногда приходится использовать сигнал с УП как эквивалентный
параметр, т.е. вместо значения регулируемой координаты (конечно с учетом
динамики и пр.).

2) Если в ходе переходного процесса положение ИМ не соответствует заданию
на его положение, то так и должно быть...
Другое дело, когда такое рассогласование по положению ИМ (а точнее сказать
рассогласование по регулируемому параметру - см. п.1) имеет в
установившихся режимах.

3) Смотрим установившийся режим...
Пусть задание на регулируемую координату было 80 (литров), ему для ИМ
соответствует 100 %УП, а ИМ остановился на 85 %УП, то это означает, что и
регулируемая координата на равна заданию 80, а, например, 77.
Следовательно, существует рассогласование по регулируемому параметру
(равно как и по положению ИМ). Это означает в рамках идеологии
ПИ-регулирования, что при неподвижном ИМ сигнал на выходе регулятора будет
постоянно возрастать/убывать... !если конечно в регуляторе есть
И-составляющая!
Соответственно и приращение на выходе ПИ(Д) регулятора не будет нулевым!

4) Далее... так как система замкнута, то установившаяся ошибка должна бы
свестить к нулю.
Однако И-составляющая может быть незначительной или шаг дискретизации
настолько маленький, что приращение сигнала на выходе регулятора (т.е.
И-составляющей этого сигнала) будет недостаточным для генерации импульса
управления ИМ.
Это может происходить из-за того, что наложены ограничения на минимальную
длительность импульсов управления, из-за ограниченной точности расчета,
...
... вот это и является основная проблема, которую необходимо решить!
... собственно это и есть "холостой ход" регулятора!

ERGO
... выход (при невозможности использования сигнала УП), по-моему,
единственный ...
интегрировать все нереализованные импульсы управления (суммировать их
длительности) и при достижении некоего порога (например, когда суммарная
длительность нереализованных импульсов превысит заданную минимальную
длительность импульса управления) формировать импульс с вычисленной
суммарной длительностью и обнулять интегратор (сбрасывать счетчик).

Такой вариант лучше, чем вариант построения внутренней модели ИМ тем, что
сумматор, обеспечивающий суммирование длительностей нереализованных
импульсов управления ИМ:
- не требует синхронизации с реальным положением ИМ, т.е. не надо
использовать сигналы от путевых выключателей ИМ;
- никогда не войдет в "насыщение" (т.е. значение на его выходе не будет
больше установленного порога) за счет того, что сумматор по мере генерации
импульсов управления ИМ сбрасывается.



С интересом
Александр Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Л. 
Дата:   18.10.04 01:56

Автор babenko писал:

> ... а почему вообще возникла мысль ответить на вопрос
"А что будет происходить, если на выходе регулятора будет уже 100% (или
0%), а исполнительный механизм в это время будет находиться в положении
90-95% (или 5-10%)?"

Потому что ограничивается рабочий диапазон регулятора и МОГУТ происходить
те неприятности, которые мы обсуждаем.


> !Этот же вопрос справедлив и для любого другого значения на выходе
регулятора:
"А что будет происходить, если на выходе регулятора будет уже 75% (или
25%), а исполнительный механизм в это время будет находиться в положении
65-70% (или 35-30%)?"

В этом случае ничего страшного не будет. Оставшееся рассогласование
приведет к увеличению выходного сигнала и ИМ в конце концов получит свой
пинок:). Если выход ПИД будет в 100%, а ИМ в положении 85% и этого
положения будет хватать для выполнения задания, то тоже есть вероятность,
что все вернется в норму. Рассматривается как раз тот случай, когда
положения ИМ недостаточно, а ПИД не может дать приращения, следовательно,
не может дать команды на изменение положения ИМ.



> Я уверен, что выполнение команд типа "открыть ИМ (100%)" и "закрыть ИМ
(0%)" вообще находится вне задач, решаемых средствами системы
автоматического регулирования, и следовательно, вне функций регулятора и
его "обвязки".

... после регулятора(ов) и блоков формирования импульсов должен стоять
некий блок управления ИМ! Это там должны решаться задачи типа "открыть ИМ"
и "закрыть ИМ", это там должны учитываться ограничения типа "запрет
открывания", "запрет закрывания" и т.п., это туда должны приходить команды
противоаварийного управления и защит, это туда должны приходить команды
последовательного управления (имееется в виду бинарное управления без
регулирования).

Да, такие блоки есть. Например, для вентустановок - защита от
размораживания. При падении температуры приточного воздуха ниже пороговой,
вентиль открывается на 100%. Есть модуль ограничения температуры обратной
воды (аналоговый). Но это все блок управления.
Рассматриваемый блок открывания/закрывания ИМ входит все же в сам
регулятор, поскольку обрабатывает исключительные случаи и позволяет
полностью использовать его рабочий диапазон.


> !и почему вопрос поставлен относительно положения ИМ, а не значения
регулируенмого параметра.

Потому что они взаимосвязаны, как Вы сами на это справедливо указали. И в
известной степени между ними есть корелляция. Но положение ИМ используется
больше для иллюстрации. Меня в общем-то не сильно волнует соответствие
выходного параметра и положения ИМ. Я знаю, что если параметр недотягивает
до уставки, то регулятор должен увеличить положение ИМ. И я забочусь о том,
чтобы был запас регулирования, чтобы регулятор работал устойчиво.

По большому счету аналоговый привод является тоже трехточечным, но
реализация перехода от аналога к трем точкам скрыта от нас в электронике
привода. И мы об этом даже не задумываемся. А там, я уверен, приняты все
меры, чтобы привод работал на все 100%.


> Какая разница где находится ИМ, если рассогласование по регулируемому
параметру  =0?

Да, в этом случае разницы нет. Но речь о том случае, когда положения ИМ
недостаточно.



> 3) Смотрим установившийся режим...
Пусть задание на регулируемую координату было 80 (литров), ему для ИМ
соответствует 100 %УП, а ИМ остановился на 85 %УП, то это означает, что и
регулируемая координата на равна заданию 80, а, например, 77.
Следовательно, существует рассогласование по регулируемому параметру
(равно как и по положению ИМ). Это означает в рамках идеологии
ПИ-регулирования, что при неподвижном ИМ сигнал на выходе регулятора будет
постоянно возрастать/убывать... !если конечно в регуляторе есть
И-составляющая!
Соответственно и приращение на выходе ПИ(Д) регулятора не будет нулевым!

Будет нулевым. Поскольку выход ПИД достиг уже максимума и не может
подняться выше. Пассогласование будет и оно честно будет выдавать свой
вклад в выходной сигнал. Но выходной уже не может дальше расти.


С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   18.10.04 08:28

Уважаемый Леонид,
... сейчас проблема стала понятна,
... также понятно, что Ваша схема решает заявленную проблему.
... но вопросы все равно остаются
(возможно эти вопросы и выглядят надуманными и бессмысленными
применительно к используемой системе технологического программирования и
конкретным условиям применения, мне всегда не нравиться борьба с
последствиями, а не с причинами):

1) Чем ограничивается выходной сигнал регулятора, - на выходе регулятора
есть звено типа "насыщение"?
... в скоростном регуляторе этого элемента быть не должно, поэтому, и в
позиционном ПИД-регуляторе, на основе которого Вы строите скоростной
регулятор, этого элемента может не быть или он может иметь куда больший
диапазон ... и это не страшно в замкнутой системе.

2) Почему ограничение выходного сигнала регулятора настроено именно на 100
%?
Уверен, что достаточно изменить пороги "насыщения" регулятора, и все
заработает ...

3) И все таки ... почему в ходе регулирования достигается 100 % положение
ИМ?
Это ведь не нормально, во всяком случае это уже не регулирование, т.к.
возможности регулирования отсутствуют.
... хотя понятно, что это вопрос исключительно проектных решений или
существующего оборудования ...
Я всегда стараюсь делать так, чтобы при нормальном функционировании ни
один из элементов контура управления не выходил в "насыщение".

4) И все таки ... почему работа на 100% является задачей регулирования?
Это ведь обработка каких-то исключительных ситуаций, и должна решаться в
цепях логического (т.е. комбинационного или последовательного) управления.
Понятно, что в данном случае эти цепи просто включены в регулирующее
устройство, и это возможно.
Вопрос-то "филосовский" (идеологический). Регулирование - это одна
функция, а логическое управление (управление по ситуациям) - совсем другая
функция.
Я уверен, что для этого должен быть  отдельный модуль (блок/группа блоков)
управления ИМ. Что делать, если логику управления ИМ необходимо обвешивать
какими-то дополнительными условиями? Что-то городить в регуляторе или
сделать отдельный блок управления ИМ, в котором все и реализовывать (и
нагляднне, и безопаснее)

5) В чем причина принципиальная появления рассматриваемой проблемы?
- В том, что для ИМ задается заведомо недостижимая скорость.
Рассматривался ли способ борьбы с рассматриваемой проблемой путем
ограничения скорости изменения выходного сигнала регулятора?
- ... ведь эта скорость так или иначе все равно ограничивается

С уважением
Александр Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: Мирошко Леонид 
Дата:   18.10.04 10:22

Автор babenko писал:

> мне всегда не нравиться борьба с последствиями, а не с причинами):

Мне тоже.


> 1) Чем ограничивается выходной сигнал регулятора, - на выходе регулятора
есть звено типа "насыщение"?
... в скоростном регуляторе этого элемента быть не должно, поэтому, и в
позиционном ПИД-регуляторе, на основе которого Вы строите скоростной
регулятор, этого элемента может не быть или он может иметь куда больший
диапазон ... и это не страшно в замкнутой системе.

> 2) Почему ограничение выходного сигнала регулятора настроено именно на
100 %?
Уверен, что достаточно изменить пороги "насыщения" регулятора, и все
заработает ...

Физически выходной сигнал может быть ограничен напряжением питания.
Логически обычно задают границы изменения выходного сигнала. 100% - очень
удобная величина.



> 3) И все таки ... почему в ходе регулирования достигается 100 %
положение ИМ?
Это ведь не нормально, во всяком случае это уже не регулирование, т.к.
возможности регулирования отсутствуют.

Да взять те же запаздывания. Пока датчик сообщит об изменениях, ИМ уже и
вышел на 100%. 100% действует как ограничитель всплеска задания.


> ... хотя понятно, что это вопрос исключительно проектных решений или
существующего оборудования ...
Я всегда стараюсь делать так, чтобы при нормальном функционировании ни
один из элементов контура управления не выходил в "насыщение".

Так и должно быть. Но в переходных режимах, когда нужно обеспечить
максимальную скорость перестройки регулятор и выдает 100%.


> 4) И все таки ... почему работа на 100% является задачей регулирования?
Это ведь обработка каких-то исключительных ситуаций, и должна решаться в
цепях логического

Если не наступают аварийные условия, то 100% (0%) - частный случай работы.


> Вопрос-то "филосовский" (идеологический). Регулирование - это одна
функция, а логическое управление (управление по ситуациям) - совсем другая
функция.
Я уверен, что для этого должен быть  отдельный модуль (блок/группа блоков)
управления ИМ. Что делать, если логику управления ИМ необходимо обвешивать
какими-то дополнительными условиями? Что-то городить в регуляторе или
сделать отдельный блок управления ИМ, в котором все и реализовывать (и
нагляднне, и безопаснее)

Как Вам удобнее и нагляднее. Можно и так, и так, и все сразу. Нахождение
установки в аварийном режиме разрывает контур регулирования и выход
регулятора может быть диаметрально противоположным положению ИМ. При
выводе в рабочий режим могут быть проблемы. Поэтому нужно согласовывать
эти значения. Без взаимных связей этого не сделать.


> 5) В чем причина принципиальная появления рассматриваемой проблемы?
- В том, что для ИМ задается заведомо недостижимая скорость.
Рассматривался ли способ борьбы с рассматриваемой проблемой путем
ограничения скорости изменения выходного сигнала регулятора?
- ... ведь эта скорость так или иначе все равно ограничивается

Да, рассматривался. Но это было так долго, что даже в моделировании
надоело ждать. И это не решает проблемы полностью, поскольку потенциально
опасность остается. Более того, при смене типа ИМ нужно полностью
производить перерегулировку.

С уважением Леонид Мирошко.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Как же привязать аналоговый регулятор к дискретным выходам?
Автор: babenko 
Дата:   18.10.04 11:39

Уважаемый Леонид,

> Физически выходной сигнал может быть ограничен напряжением питания.
Логически обычно задают границы изменения выходного сигнала. 100% - очень
удобная величина.
- в том-то и дело, что в вычислительной процедуре "ПИД-регулятор"
физических ограничений нет;
- "удобная величина" - поясните ...

> Так и должно быть. Но в переходных режимах, когда нужно обеспечить
максимальную скорость перестройки регулятор и выдает 100%.

- вот сейчас понятно, что все это в переходных режимах, т.е. выход на 100
%УП - это не нормальный статический режим, а временное (динамическое)
явление, тогда все мои реплики о логическом управлении и соответствующем
блоке снимаются как неверные.
!Но тогда тем более... зачем необходимо виртуальное ограничение на 100 %
на выходе регулятора? Это физическое ограничение у Вас автоматически
формируется на ИМ. В чем проблема, если на выходе позиционного регулятора
задание будет превышать 100 %УП, из-за инерционности ИМ.

> Да, рассматривался. Но это было так долго, что даже в моделировании
надоело ждать. И это не решает проблемы полностью, поскольку потенциально
опасность остается.
- естественно не соглашусь ...

> Более того, при смене типа ИМ нужно полностью производить
перерегулировку.
- нет. Вам надо приращение задания положения ИМ считать с учетом времени
ИМ и вводить это время в параметры регулятора при смене ИМ.

Все таки странно, ограничение 0/100 % положения ИМ Вы считаете необходимым
учитывать, а ограничение скорости ИМ - нет.

С уважением
Бабенко

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 Список форумов    


 Список форумов  |  Нужен логин? Регистрируйтесь здесь 
 Логин пользователя
 Имя пользователя:
 Пароль:
 Помнить пароль:
   
 Забыли ваш пароль?
Введите имя пользователя или e-mail, и новый пароль будет послан на email, указанный в вашем профиле.

Рейтинг@Mail.ru