Метод номограмм

В отличии от метода коэффициентов, метод расчета по номограммам позволяет более точно определить настройки регулятора, т.к. учитывает наличие нелинейной зависимости между параметрами настройки регулятора и величиной отношения  .

Существуют номограммы для расчета настроек ПИ и ПИД-регуляторов для объектов первого и второго порядков с запаздыванием.

Предположим, что объект управления описывается звеном первого порядка с запаздыванием, а оптимальный процесс регулирования - это процесс с 20%-ным перерегулированием.

Номограмма для расчета настроек пи-регулятора.

Находят соответствующее значение для отношения запаздывания к постоянной времени объекта, затем с учетом кривой получают значения для настроек регулятора.

Чем выше уровень помех в выходном сигнале объекта, тем меньше рекомендуется брать величину  . Это будет способствовать уменьшению величины средней квадратичной ошибки регулирования.

Регулирование при наличии шумов

Следует иметь ввиду, что современные электронные и микропроцессорные регуляторы реализуют ПИ- и ПИД-законы регулирования с зависимыми настройками, а пневматические регуляторы - с независимыми настройками вида

Дифференциальная составляющая промышленных регуляторов обычно реализуется в виде

,

где   - коэффициент усиления по дифференциальной составляющей (выбирается в диапазоне 1 - 10,   - постоянная времени фильтра).

Наличие высокочастотных шумовых составляющих в измерительном сигнале приводит к случайным колебаниям исполнительного механизма системы, что, в свою очередь, увеличивает дисперсию ошибки регулирования, снижает точность регулирования. В некоторых случаях сильные шумовые составляющие могут привести систему к неустойчивому режиму работы (стохастическая неустойчивость).

В промышленных системах в измерительных цепях часто присутствуют шумы, связанные с частотой питающей сети (сетевые наводки). В связи с этим важной задачей является правильная фильтрация измерительного сигнала, а также выбор нужного алгоритма и параметров работы регулятора.

Для фильтрации сигналов используются фильтры низкой частоты высокого порядка (5 - 7-й порядки), имеющие большую крутизну спада. Такие ФНЧ иногда встраиваются в нормирующие преобразователи. Кроме этого, для подавления сетевых наводок (50 Гц в России, 60 Гц в США) используют т.н. фильтр-пробку или заграждающий фильтр. Следует учитывать, что заграждающий фильтр рекомендуется применять только для быстродействующих систем, т.е. систем, полоса пропускания которых более 50 Гц.

Таким образом, главной задачей регулятора является компенсация низкочастотных возмущений. При этом, с целью получения минимальной дисперсии ошибки регулирования, высокочастотные помехи должны быть отфильтрованы. Однако, в общем случае, эта задача противоречивая, т.к. спектры возмущения и шума могут накладываться друг на друга. Это противоречие разрешается с помощью теории оптимального стохастического управления, которая позволяет добиться хорошего быстродействия в системе при минимально возможной дисперсии ошибки регулирования.

Для уменьшения влияния помех в практических ситуациях применяются два способа, основанных на:

1) уменьшении коэффициента усиления регулятора  , т.е., фактически, переход на интегральный закон регулирования, который малочувствителен к шумам;

2) фильтрации измеряемого сигнала.

В общем случае, с целью снижения уровня помех, необходимо также правильно выбирать места установки датчиков и применять экранирование измерительных линий.