Katedra řídicí techniky FEL ČVUT 7. Přednáška Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

Katedra řídicí techniky FEL ČVUT Některé aspekty praktických realizací regulačních obvodů s PID regulátory Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

Základní komponenty reálného regulačního obvodu Některé aspekty praktických realizací regulačních obvodů s PID regulátory S … regulovaná soustava R … regulátor (řídicí systém) y … regulovaná veličina w … žádaná hodnota regulované veličiny e … regulační odchylka (e=w-y) yR … akční veličina u … akční veličina jako vstup do regulované soustavy - pro v1(t)=0 je u(t)=yR(t) v … poruchová veličina Základní komponenty reálného regulačního obvodu obvod pro potlačení parazitních šumů obvod beznárazového přepínání antireset – wind – up obvody Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

a) výskyt parazitního šumu a jeho potlačování pasivní dolnopropustný PID zapojení s interakcí konstant pasivní dolnopropustný RC filtr 1. řádu Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

b) obvod beznárazového přepínání Pro dobrou funkci regulátoru musí být v okamžiku přepnutí z ručního na automatický provoz na výstupu součtového členu nulové napětí. Tuto funkci zajišťuje tzv. obvod beznárazového přepínání. Regulační obvod s PID regulátorem s obvodem beznárazového přepínání Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

… pevná záporná zpětná vazba (PZZV) výkonový zesilovač jako předstupeň servomotoru servomotor uK(t)… napětí na kotvě φ(t) … úhlové natočení hřídele ventil (závislost objemového průtoku (yR(t)=u(t)) na poloze ventilu v klidovém stavu musí v ideálním případě platit ve skutečností ale platí Katedra řídicí techniky FEL ČVUT integrační charakter !!!!

Katedra řídicí techniky FEL ČVUT integrační charakter musíme odstranit ! Akční člen s pevnou zápornou zpětnou vazbou malých časových konstant T1 a T2 dosáhneme nastavením dostatečně velkého zesílení integrační charakter odstraněn – čistá setrvačnost II. řádu Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

… klidová poloha ventilu (KPV) Nechť je výstupní signál ústředního členu regulátoru roven nule. Potom aktuální hodnotě signálu KPV musí v rovnovážné poloze odpovídat i aktuální velikost akční veličiny . Tím je ventil otevřen v poloze, určené nastavením velikosti signálu KPV a odtud v průběhu regulačního pochodu mění svoji polohu dle velikosti řídicího signálu z ústředního členu regulátoru. Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

c) antireset – wind - up obvody Blokové schéma regulačního obvodu s dorazy regulačního orgánu Wind-up jevem nazýváme pokračující integraci při generování hodnoty signálu řídicí veličiny (výstupu z regulátoru) poté, co akční veličina (potažmo regulační orgán) dosáhla své mezní realizovatelné hodnoty (potažmo dorazu). Dojde-li následně k poklesu regulační odchylky, kdy je žádoucí regulační ventil přivřít a snížit tak průtokové množství, dochází k odpoutání regulačního orgánu od dorazu avšak s nežádoucí  časovou prodlevou (tzv. wind-up zpožděním), nutnou ke „zpětnému odintegrování“ integrační složky PID regulátoru. Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

Katedra řídicí techniky FEL ČVUT Wind-up zpoždění je třeba odstranit !!! Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

Katedra řídicí techniky FEL ČVUT antireset - wind - up obvod 1) antireset - wind - up obvod Rozsah pásma necitlivosti [ ] je volen tak, aby záporná zpětná vazba integrační složky byla aktivní tehdy, nachází-li se akční veličina v oblasti saturace. Katedra řídicí techniky FEL ČVUT

Katedra řídicí techniky FEL ČVUT antireset - wind - up obvod 2) Jakmile se ocitne realizovaná akční veličina v oblasti saturace, je zpětnovazební signál u*(t) - u(t) integrační složky kladný a působí na stav integrátoru tak, aby byla obnovena rovnost u*(t) = u(t). Rychlost konvergence u(t)  u*(t) je určena časovou konstantou Tt . Katedra řídicí techniky FEL ČVUT