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


 Наверх  |  Перейти к теме  |  Поиск  |  Вход  |  Дерево    
 Оптимальный ПИД - регулятор
Автор: Votmax 
Дата:   23.03.08 14:49

Добрый день!

Имеется цифровой ПИД – регулятор оборотов ДПТ. Хочется, на основе имеющегося, сделать адаптивную самонастраивающуюся поисковую систему.
Т.е. воздействовать можно только на уставку и коэффициенты (К, Ти, Тд). Проведя ряд опытов добиться оптимальных коэффициентов.

Подскажите, пожалуйста, где можно найти информацию по данному вопросу, желательно, если есть в в алгоритмах.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Оптимальный ПИД - регулятор
Автор: Борис Ноткин 
Дата:   24.03.08 15:42

Во-первых, словосочетание "оптимальный ПИД-регулятор" не более конкретное, чем, например, "вкусная еда". У каждого она своя. Кто-то на седьмом небе от вкуса свежих личинок, а кому то и трюфеля подавай. Критерий оптимизации??? (быстродействие по критерию минимума среднеквадратичного отклонения, быстродействие по критерию отсутствия перерегулирования, энергосбережение и т.д.)

Во-вторых, с учетом существования теории оптимального управления, называть ПИД-регулятор оптимальным (предполагая лишь оптимальность настройки его коэффициентов по какому-то критерию), это по смыслу то же самое, что называть скаковую лошадь - оптимальным средством передвижения (подразумевая оптимизацию ее рациона питания). Оптимальный регулятор и оптимальная настройка коэффициентов регулятора – это разные вещи.


Теперь по делу...

В условия ограниченного описания постановки задачи мне видятся три возможных сценария.

Сценарий #1. "Пусть объект простой, но зачем настраивать регулятор вручную, если можно предложить более красивое решение - адаптивное управление, да еще и с претензией на оптимальность".

Само по себе ПИД-регулирование ДПТ (приводимого к передаточной функции с двумя фиксированными постоянными времени: электрической и механической) - задача тривиальная, с достаточно понятными алгоритмами как ручной, так и аналитической  настройки, а поэтому вряд ли требует реализации адаптивных режимов. В таких условиях адаптация - "борьба с ветряными мельницами" - дело, конечно, благородное, но бессмысленное. Здесь "тонкая" ручная настройка окажется более надежной, простой и быстрой (особенно, если учесть время на разработку и отладку алгоритма адаптации).

Сценарий #2. "Объект по прежнему прост и стационарен, но Вам удалось убедить руководство выделить средства на разработку системы адаптивного управления".

В этом случае строить в широком смысле "адаптивную самонастраивающуюся поисковую систему" ненужно. Просто формализуйте и алгоритмируйте типовые этапы аналитического синтеза линейных САУ. Параметрически идентифицируйте ДПТ (например, по кривой разгона), а затем уже аналитическими методами по полученной передаточной функции рассчитайте коэффициенты ПИД-регулятора (например, путем настройки на модульный оптимум).

Сценарий #3. "Вы имеете дело с нестационарным объектом, где, действительно, алгоритмы адаптации востребованы как минимум теоретически".

В первую очередь необходимо проверить насколько существенна нестационарность объекта, и нельзя ли здесь все же обойтись специальными настройками регулятора. На всякий случай отмечу, что потребные в данном случае робастные качества ПИД-регулятора могут быть обеспечены путем его "агрессивной" настройки (завышением коэффициентов пропорционального и дифференциального каналов). На этом пути, как правило, возникает проблема ограниченного качества обратной связи, не позволяющая задирать коэффициент дифференциального канала. В этом случае, возможно, имеет смысл строить не алгоритм адаптации, а алгоритм фильтрации сигала обратной связи с целью повышения качества его дифференцирования. Если все это не поможет, то мне остается Вам только посочувствовать, поскольку искомое решение, скорее всего, потребует проведения отдельного исследования, которое вряд ли окажется простым. Готовых универсальных решений здесь попросту не существует, в виду индивидуальности задач и целей управления. Если все же будете двигаться в этом направлении, то попытайтесь выжать максимум априорных знаний об объекте и интегрировать их в алгоритм адаптации, облегчив ему тем самым жизнь. Это, на мой взгляд, наиболее эффективный подход к проблеме синтеза систем адаптивного управления.

Успехов!

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Оптимальный ПИД - регулятор
Автор: indian 
Дата:   27.03.08 09:57

Добрый день.

Борис, скорее всего речь идёт о Сценарии №3, то есть объект нестационарный.
Вот, в архиве две публикации на этот счёт.

http://webfile.ru/1829976

если объект аналогичный, то можно применить gain scheduled control так как плотность материала известна, а радиус вычисляем достаточно просто. Всё равно конечно есть некоторая неопределённость в виде плотности намотки (размерность её Н/(Мрадиуса*Мширины)) которая не сильно, но влияет на плотность материала. Но на то и системы регулирования чтобы максимально уменьшить эту неопределённость.


И ещё, Борис, что касается ограниченного качества обратной связи, что Вы упоминали, то мне всё же кажется это вопрос отдельный от упомянутого Cценария №3 и вот http://webfile.ru/1830011 публикация на этот счёт. Как раз на примере ДПТ.

Вообще, просьба ко всем топикстартерам указывать хотябы приблизительно о каком объекте идёт речь. Чтобы таким людям как я, которым на работе нечем заняться (к счастью это было не всегда) и чтоб не отупеть окончательно пишущим сюда, было бы легче дать конкретный ответ.

Адрес этого сообщения    Ответить на это сообщение
 
 Re: Оптимальный ПИД - регулятор
Автор: Борис Ноткин 
Дата:   27.03.08 14:27

> Борис, скорее всего речь идёт о Сценарии №3, то есть объект нестационарный.
> Вот, в архиве две публикации на этот счёт.

Вероятность того, что в исходном топике речь идет именно о web-winding systems не выше вероятности Сценариев #1 и #2  ;)

> если объект аналогичный, то можно применить gain scheduled control

... впрочем, как и теорию Ляпунова в ее робастном исполнении, как это следует из второй статьи, находящейся в архиве. А также множества других различных или лишь формально различных подходов. Ибо так устроен Мир, что если задача решается в принципе, то она решается разными методами. Функция разработчика состоит в выборе из многообразия возможных решений наиболее подходящего в конкретных условиях (наиболее эффективного, надежного, гибкого, простого, дешевого и т.д.).

> ... так как плотность материала известна, а радиус вычисляем достаточно просто. Всё
> равно конечно есть некоторая неопределённость в виде плотности намотки (размерность > её Н/(Мрадиуса*Мширины)) которая не сильно, но влияет на плотность материала.

Вот примерно это я имел в виду, когда писал "попытайтесь выжать максимум априорных знаний об объекте и интегрировать их в алгоритм адаптации, облегчив ему тем самым жизнь". Хотя применительно конкретно к задаче синтеза web-winding systems я бы пошел иным, как мне кажется более гибким и надежным, путем – не задаваясь плотностью и оценивая радиус, а непосредственно оценивая момент инерции, который, собственно, и вычисляется через плотность и радиус (это ж задача параметрической идентификации линейного объекта с единственным неизвестным параметром, причем в удобных для ее осуществления динамических режимах объекта). Затем, опираясь на полученное значение, корректировал бы коэффициенты регулятора. Такая реализация была бы более гибка в отношении плотности материала, которая может изменяться, например, в связи с изменением технологии его производства или просто под воздействием изменения влажности в помещении. Все это, конечно, если я правильно понял саму задачу и сложности, возникающие при ее решении.


> И ещё, Борис, что касается ограниченного качества обратной связи, что Вы упоминали,
> то мне всё же кажется это вопрос отдельный от упомянутого Cценария №3 и вот
> http://webfile.ru/1830011 публикация на этот счёт. Как раз на примере ДПТ.

С практической точки зрения (с точки зрения практической необходимости реализации алгоритмов адаптивного управления) грань между стационарным и нестационарным объектом весьма условна. Если математически (физически) объект нестационарен, но при этом, например ПИД-регулятор обеспечивает приемлемое качество управления, то плевать на нестационарность объекта – задача решена – ничего городить больше не надо. Поэтому сама по себе нестационарность объекта не является достаточным условием необходимости разработки адаптивного алгоритма управления. Первая часть Сценария #3, начинающаяся с предложения "В первую очередь необходимо проверить насколько существенна нестационарность объекта, и нельзя ли здесь все же обойтись специальными настройками регулятора" – об этом и говорит. Упоминаемая в этой части фильтрация относится к робастности (нечувствительности регулятора к изменению параметров объекта), а не к адаптивности.
А относительно фильтрации вообще, и в контурах ПИД-регулирования в частности – я только за! Даже простейшие реализации фильтров в виде линейных динамических звеньев очень часто оказываются весьма эффективным средством. А по мере усложнения используемых алгоритмов фильтрации, вплоть до разработки наблюдателей состояния, из реального переходного процесса можно сделать такую картинку, что от численного эксперимента не отличишь (здесь имеется в виду исключительно красота переходного процесса). Хотя, для людей неискушенных, вид "оргазмирующего" человека глядящего на график переходного процесса – картина, по меньшей мере, странная...;).

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