Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
153
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
138.75 Кб
Скачать

9

Лекция 13. Построение структуры системы управления, программная реализация регуляторов

Большинство систем процессорного (компьютерного) управления содержат в своем составе различные регуляторы, выполненные про­граммным образом либо реализованные аппаратно. В настоящее время на практике используются как аналоговые, так и цифровые регуляторы. Цифровая технология позволяет хорошо моделировать работу аналого­вой системы управления. При этом ее возможности гораздо шире. Например, мож­но построить нелинейные и самонастраивающиеся регуляторы, которые невозможно создать на основе только аналоговых средств. Главная про­блема цифрового управления - найти соответствующую структуру регу­лятора и его параметры. После определения этих параметров реализация алгоритмов управления обычно представляет собой несложную задачу.

Помимо этого каждый регулятор должен обеспечивать защитные функ­ции, предотвращающие опасное развитие процесса в нештатных ситуа­циях.

Простейшие регуляторы реализуют коррекцию управлений по рассогласованию между заданным и реальным значениями управляемого параметра. Такое рассогласование может быть обусловлено, с одной стороны, изменением задающего воздействия, с другой стороны, - внеш­ними возмущениями.

13.1 Регулятор для упреждающего управления

Можно построить регулятор, который будет использовать соответст­вующую информацию для упреждающего управления (feedforward control). В структуре такого регулятора два контура (рис. 13.1). Контур уп­реждающего управления контролирует изменение задающего сигнала и формирует корректирующую поправку к выходному сигналу управления, для того чтобы система более оперативно, с минимальной погрешностью реагировала на входной сигнал.

Рис. 13.1. Структура регулятора с упреждением

Если возмущения, действующие на управляемую систему, имеют предсказуемое поведение и их можно измерить, то можно провести уп­реждающее управление до того, как выходной параметр изменится зна­чительно. В этом случае регулятор обеспечивает упреждающее управле­ние по возмущению (feedforward from process disturbances), которое в определенных случаях позволяет существенно улучшить качество управ­ления. Эти способы упреждающего управления базируются на предпо­ложении относительно будущего поведения системы. Для этого упреж­дающие регуляторы должны включать в себя модель динамики управ­ляемой технической системы.

Качество упреждающего управления в значительной степени за­висит от качества измерения возмущений и точности модели процесса. Любой реальный регулятор должен сочетать в себе упреждающее управ­ление по опорному значению и возмущению с контуром обратной связи. Упреждающее воздействие обеспечивает быструю коррекцию ошибок выходного параметра процесса, обусловленных изменением опорного значения или возмущениями, а обратная связь - более медленную реак­цию на изменение выхода процесса.

Главное преимущество обратной связи в том, что она компенси­рует неточности модели процесса, погрешности измерений и ошибки выходной величины, связанные с неучтенными возмущениями. Ниже пе­речислены основные положения, которые необходимо учитывать при создании систем с обратной связью и упреждающим управлением:

  • Механизм обратной связи не вносит коррективы до тех пор, пока не будет обнаружено отклонение в величине выходного параметра. Поэтому "идеальное" управление, при котором управляемая величина точно повторяет измерения опорного значения или некоторое время не влияет на изменение характеристик процесса, практически невозможно.

  • Даже если возмущения известны, обратная связь не может их компенсировать предсказуемым образом.

  • В системах с большими постоянными времени или с большими задержками обратная связь работает неудовлетворительно. При наличии больших и частых возмущений процесс может быть прекращен из-за то­ го, что он постоянно носит переменный характер и никогда не достигает предусмотренного установившегося состояния.

  • Если точное значение выходной переменной нельзя измерить, управление с обратной связью невозможно.

Причины, затрудняющие упреждающее управление:

  • Для многих приложений невозможно постоянно в оперативном режиме измерять возмущения.

  • Необходимо иметь адекватную модель физического процесса - качество упреждающего управления зависит от точности модели процес­са.

  • Во многих случаях упреждающий регулятор должен выполнять точное дифференцирование, которое практически сложно реализовать.

  • Структура регулятора должна включать в себя как упреждаю­щее управление по задающему (опорному) значению и возмущениям процесса, так и обратную связь по выходной величине процесса.

Соседние файлы в папке Конспект лекций