АНР (30) – Автонастройка регулятора

Алгоритм используется для автоматизации расчета динамической настройки регулятора меняется совместно с алгоритмами РАН и РИМ.

Функциональная схема алгоритма АНР содержит три узла: выделения сигнала рассогласования и текущих значений параметров настройки Кп и Ти; анализа параметров колебаний; расчета параметров настройки.

Вход Хвх алгоритма подключается к основному выходу Y алгоритма РАН (РИМ). Используя эту конфигурацию, алгоритм АНР выделяет сигнал рассогласования и текущие значения параметров настройки Кп и Ти, установленные в алгоритме РАН (РИМ), а также значение Хно, установленное в этом алгоритме. Выделенный сигнал поступает на выход узла, анализирующего параметры колебаний. Анализ начинается, когда на вход Спс (пуск) подана дискретная команда Спс = 1. На колебания может быть наложен шум, связанный с действием возмущений. Поэтому при анализе колебаний используется специальный помехозащищенный алгоритм, который на основе анализа нескольких периодов колебаний определяет усредненные значения амплитуды Yк и периода Тк колебаний. На входе N алгоритма задается максимальное число периодов колебаний, в течение которых выполняется анализ. Если алгоритм "сумеет" завершить анализ за число периодов, меньшее или равное N, анализ заканчивается и на дискретном выходе Dкон формируется сигнал Dкон = 1 (пока анализ не закончен, Dкон = 0). В противном случае анализ заканчивается, когда число периодов достигнет N+1. Результаты анализа параметров колебаний вместе с выделенными значениями текущих параметров настройки поступают на вход узла, рассчитывающего параметры настройки. На входе этого узла задаются также два настроечных коэффициента К2 и К3 (см. ниже).

На основании этих данных узел расчета вычисляет новые (расчетные) значения Кп,р и Тп,р. Тот факт, что эти новые значения близки к оптимуму, фиксируется на дискретном выходе Dопт.

В состоянии сброса (Спс = 0) значение Dопт = 0, а величины Кп,р и Тп,р равны значениям, рассчитанным на предыдущем цикле.

Принципы настройки

При настройке контура регулирования используются следующие предпосылки:

1) настройка основана на анализе автоколебаний в контуре

регулирования;

2) для установки автоколебаний алгоритм РАН (РИМ) переводится в режим настройки. При этом контур не должен быть отключен (например, не переведен на ручной режим) и при колебаниях в контуре не должны достигаться пороги ограничения;

3) настройка выполняется для ПИ-закона регулирования, при этом определяется два параметра настройки - коэффициент пропорциональности Кп и постоянная времени интегрирования Ти. Если предполагается использовать ПИД-закон, то после определения Кп и Ти в алгоритме РАН (РИМ) устанавливается коэффициент дифференцирования Кд = Тд / Ти 0.1 - 0.3, при этом значение Кп может быть увеличено на 20-40%;

4) настройка выполняется итеративным способом: анализируются параметры колебаний для текущих параметров настройки, по ним определяются новые параметры, эти параметры устанавливаются в алгоритме РАН (РИМ), после чего определяются новые параметры настройки, и так до тех пор, пока новые значения параметров Кп и Ти будут близки к текущим значениям. Обычно требуется не более, чем 3-5циклов итерации.

При настройке можно использовать одну из трех методик, предполагающих: 1) ручную оценку колебаний; 2) автоматический анализ колебаний;

3) автоматический расчет настроек. Задаются два настроечных коэффициента К2 и К3, значения которых зависят от свойств объекта и степени затухания. Если исходные данные об объекте отсутствуют, можно работать с начальными значениями К2 = 0.92 и К3 = 3.7, имеющимися в алгоритме АНР при его первом включении.

После пуска алгоритм АНР анализирует амплитуду и период колебаний и, используя эти параметры, рассчитывает новые значения параметров настройки, которые формируются на выходах алгоритма Кп,р и Ти,р. Эти параметры устанавливаются в алгоритме РАН (РИМ), после чего в алгоритме АНР подается новая команда пуска и весь процесс повторяется. Новые значения действительны, когда на выходе Dкон установится сигнал Dкон = 1.

Если новые значения Кп,р и Ти,р будут мало отличаться от предыдущих значений, на выходе алгоритма Dопт установится сигнал Dопт = 1, что свидетельствует о достижении оптимальной настройки. В противном случае Dопт = 0.

При настройке регулятора используются три настроечных коэффициента К1, К2, К3, зависящих от свойств объекта управления и заданной степени затухания переходного процесса. Обычно точное значение параметров объекта неизвестно, однако ориентировочно можно оценить отношение запаздывания к постоянной времени объекта (объект близок к звену первого порядка с запаздыванием или звену второго порядка с запаздыванием).

Методика настройки регулятора, основанная на анализе автоколебаний, заимствована из книги "Автоматизация настройки систем управления" по редакцией В.Я.Ротача (М.: Энергоатомиздат. 1984).

Рисунок 20

А6. Динамические преобразования

ИНТ (33) – Интегрирование

Рисунок 21

Х – интегрируемая величина, Ти – временя интегрирования,

Снач – команда установки начального значения на выходе интегратора, Хнач – начальное значение,

Хпор – пороговое значение. Если выходное значение интегратора будет более Хпор, то на дискретном выходе алгоритма установится логическая единица.

ДИФ (34) – Дифференцирование

Рисунок 22

Алгоритм применяется в схемах динамической коррекции для получения сигналов, связанных со скоростью изменения параметра.

Алгоритм представляет собой реальное дифференцирующее звено с регулируемым коэффициентом усиления и постоянной времени дифференцирования. Км - масштабный коэффициент (коэффициент усиления); Тд - постоянная времени дифференцирования.

Если на вход С0 подается команда обнуления Со=1, то выходной сигнал Y=0 независимо от входного сигнала.

Алгоритм не имеет каскадных входов и выходов и блокирует процедуру обратного счета.

ФИЛ (35) – Фильтрация

Рисунок 23

Алгоритм используется для фильтрации высокочастотных помех, а также для динамической коррекции. Фильтр, имеющий порядок выше первого, можно получить путем последовательного включения нескольких алгоритмов ФИЛ.

Тф – постоянная времени фильтра.

Алгоритм не инициализирует обратный счет, но если по инициативе других алгоритмов на каскадный вход Y поступает команда отключения со значением начальных условий Y0 или команда запрета, эти сигналы через каскадный вход X транслируются предвключенному алгоритму. Ячейка фильтра при отключении заряжается до значения Y0, а на команду запрета эта ячейка не реагирует.

ДИН (36) ‑ Динамическое преобразование

Рисунок 24

Алгоритм применяется для динамической коррекции систем управления в тех случаях, когда требуется интегрально-дифференциальное преобразование сигнала. Км- коэффициент усиления; Т1 и Т2 - постоянные времени.

ДИБ (37) ‑ Динамическая балансировка

Рисунок 25

Алгоритм применяется для динамической балансировки отключенной цепи. Балансировка обеспечивает безударное включение цепи выработкой балансирующего сигнала, который после включения плавно уменьшается до нуля.