RU2419122C2 - Самонастраивающийся пид-регулятор - Google Patents
Самонастраивающийся пид-регулятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419122C2 RU2419122C2 RU2009130053/08A RU2009130053A RU2419122C2 RU 2419122 C2 RU2419122 C2 RU 2419122C2 RU 2009130053/08 A RU2009130053/08 A RU 2009130053/08A RU 2009130053 A RU2009130053 A RU 2009130053A RU 2419122 C2 RU2419122 C2 RU 2419122C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- test signal
- pid controller
- controller
- Prior art date
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области систем автоматического управления объектами с неизвестными параметрами и неизвестным ограниченным внешним возмущением. Техническим результатом изобретения является обеспечение работы системы при больших изменениях параметров объекта при переходе с режима на режим. Регулятор содержит ПИД-регулятор, связанный выходом с входом объекта управления и первым входом идентификатора, выход объекта управления соединен со вторым входом идентификатора, выход которого соединен со входом синтезатора, первый выход которого подключен к первому входу ПИД-регулятора, второй вход ПИД-регулятора подключен к выходу сумматора, первый вход которого соединен с выходом объекта управления, второй вход сумматора соединен с выходом генератора испытательного сигнала, введены И-регулятор, блок управления и блок самонастройки амплитуд испытательного сигнала, генератор испытательного сигнала настроен так, чтобы периоды испытательных частот были кратны периоду дискретности, при этом выход ПИД-регулятора соединен с первым входом блока управления, выход которого соединен со входом объекта управления и первым входом идентификатора, второй вход блока управления соединен с выходом И-регулятора, вход которого подключен к выходу сумматора, с третьим входом блока управления соединен второй выход синтезатора, выход объекта управления соединен с четвертым входом блока управления и с входом блока самонастройки амплитуд испытательного сигнала, выход которого соединен со входом генератора испытательного сигнала. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области систем автоматического управления объектами с неизвестными параметрами и неизвестным ограниченным внешним возмущением.
Известны системы адаптивного управления:
1. Патент РФ RU (11) 2068196, кл. G05B 13/02, 1996.
2. Патент РФ RU (11) 1835215, кл. G05B 11/36, 1991.
3. Александров А.Г. 2007. "Адаптивное управление объектом с запаздыванием". Труды IX Международной Четаевской конференции "Аналитическая механика, устойчивость и управление движением посвященной 105-летию Н.Г.Четаева, том 3, Управление и оптимизация, стр.6-13, Иркутск.
Регулятор [1] не достигает цели, когда внешние возмущения, действующие на объект, неизвестны. Регулятор [2] не способен работать при неизвестных параметрах объекта. В регуляторе [3] на постоянную времени и запаздывание накладывается условие, которое в ряде случаев может нарушаться и тогда регулятор может привести к неустойчивости системы.
Наиболее близким к предлагаемому является регулятор [3], который содержит ПИД-регулятор, соединенный со входом объекта управления и с первым входом идентификатора, выход объекта управления соединен со вторым входом идентификатора, выход которого соединен со входом синтезатора, который соединен с первым входом ПИД-регулятора, второй вход которого соединен с выходом сумматора, входы которого соединены с выходом генератора испытательного сигнала и выходом объекта управления.
Недостатком этого регулятора является то, что он обеспечивает устойчивую работу системы при малых изменениях параметров объекта при переходе с режима на режим, а при больших изменениях параметров система может терять устойчивость.
Техническим результатом является обеспечение работы системы при больших изменениях параметров объекта при переходе с режима на режим.
Технический результат достигается тем, что в регуляторе, содержащем ПИД-регулятор, связанный выходом с входом объекта управления и первым входом идентификатора, выход объекта управления соединен со вторым входом идентификатора, выход которого соединен со входом синтезатора, первый выход которого подключен к первому входу ПИД-регулятора, второй вход ПИД-регулятора подключен к выходу сумматора, первый вход которого соединен с выходом объекта управления, второй вход сумматора соединен с выходом генератора испытательного сигнала, введены И-регулятор, блок управления и блок самонастройки амплитуд испытательного сигнала, генератор испытательного сигнала настроен так, чтобы периоды испытательных частот были кратны периоду дискретности, при этом выход ПИД-регулятора соединен с первым входом блока управления, выход которого соединен со входом объекта управления и первым входом идентификатора, второй вход блока управления соединен с выходом И-регулятора, вход которого подключен к выходу сумматора, с третьим входом блока управления соединен второй выход синтезатора, выход объекта управления соединен с четвертым входом блока управления и с входом блока самонастройки амплитуд испытательного сигнала, выход которого соединен со входом генератора испытательного сигнала.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема самонастраивающегося ПИД-регулятора.
Самонастраивающийся ПИД-регулятор содержит ПИД-регулятор 1, соединенный выходом с первым входом блока управления 8, выход которого соединен со входом объекта управления 2 и с первым входом идентификатора 3, выход объекта управления 2 соединен со вторым входом идентификатора 3, выход которого соединен со входом синтезатора 4, первый выход которого соединен с первым входом ПИД-регулятора 1, вход которого подключен к выходу сумматора 5, выход которого соединен со входом И-регулятора 7, выход которого подключен ко второму входу блока управления 8, третий вход которого подключен ко второму выходу синтезатора 4, четвертый вход блока управления 8 подключен к выходу объекта управления 2, который также подключен к первому входу сумматора 5, второй вход которого соединен с генератором испытательного сигнала 6, вход которого соединен с выходом блока 9 настройки амплитуд испытательного сигнала, вход которого соединен с выходом объекта управления 2.
Система работает следующим образом. На вход объекта управления поступает сигнал управления с блока управления 8, который подключает ПИД-регулятор 1 либо И-регулятор 7. Подключение И-регулятора 7, вместо ПИД-регулятора 1, осуществляется когда выход объекта близок к недопустимому значению, а подключение ПИД-регулятора 1 осуществляется по окончании самонастройки. ПИД-регулятор настраивается синтезатором 4, в котором вычисляются коэффициенты ПИД-регулятора 1, используя оценки коэффициентов объекта, получаемые идентификатором 3. Для работы идентификатора необходим полигармонический испытательный сигнал, который является суммой гармоник, формируемых генератором испытательного сигнала 6. Амплитуды гармоник испытательного сигнала настраиваются блоком 9 настройки амплитуд испытательного сигнала таким образом, чтобы влияние испытательного сигнала на выход объекта было малым по сравнению с действием внешнего возмущения. Испытательный сигнал, сигнал с блока настройки амплитуд испытательного сигнала, задающее воздействие и сигнал выхода объекта управления складываются сумматором 5, и результат подается на второй вход ПИД-регулятора 1, и таким образом испытательный сигнал, пройдя через объект, поступает в идентификатор 3.
Опишем реальный алгоритм работы адаптивного ПИД-регулятора [3], реализованного в цифровом виде на промышленном контроллере.
ПИД-регулятор 1 вырабатывает управляющий сигнал uPID(t) и описывается следующим уравнением:
где ε(t) - ошибка слежения, формируемая сумматором 5.
Идентификатор 3 содержит:
а) Фильтр Фурье.
Выдает Фурье коэффициенты, формируемые как
где ayi(N), byi(N), aui(N), bui(N) - Фурье коэффициенты, ρi и ωi(i=1, 2) - амплитуды и частоты испытательного сигнала, формируемого генератором испытательного сигнала 6, h - интервал дискретности.
б) Вычислитель частотных параметров объекта.
Находит оценки частотных параметров объекта по формулам
где αi и βi - частотные параметры объекта управления.
в) Вычислитель оценок коэффициентов объекта.
Находит оценки коэффициентов объекта по формулам
где 
- оценки коэффициентов объекта.
Синтезатор 4 находит коэффициенты ПИД-регулятора 1 по формулам:
где λ - некоторое заданное малое число, определяющее динамику замкнутой системы.
Сумматор 5 производит суммирование поступающих на него сигналов и на выходе формирует ошибку слежения
где ysp(t) - отслеживаемая величина (уставка), v(t) - испытательный полигармонический сигнал, y(t) - измеряемый выход объекта управления.
Генератор испытательного сигнала 6 формирует испытательный сигнал
где ρi и ωi (i=1, 2) - положительные числа. Частоты ωi (i=1, 2) известны.
В предлагаемом изобретении измененные, а также добавленные блоки имеют следующие алгоритмы.
Генератор испытательного сигнала 6 формирует полигармонический испытательный сигнал
где ρi и 
- положительные числа, m - четное число гармоник испытательного сигнала.
Частоты 
вычисляются с помощью граничных частот, следующим образом:
где ωmin и ωmах - граничные частоты, вычисляемые на основании заданных границ параметров объекта (постоянной времени 
и запаздывания 
, как
q - целое число, такое, что
[·] - означает целую часть.
После расчета частот, они преобразуются так, чтобы период частоты ω1 был кратен периоду дискретности, а остальные частоты были кратны полученной частоте.
Идентификатор 3 содержит:
а) Фильтр Фурье.
Алгоритм работы описывается формулой (2), в которой 
б) Вычислитель частотных параметров объекта.
Частотные параметры объекта вычисляются на основе формулы (3), где
в) Вычислитель оценок коэффициентов объекта.
Находит оценки коэффициентов объекта, используя формулы
где α1 (1) и β1 (1) вычисляются как
Синтезатор 4 находит коэффициенты ПИД-регулятора 1 но формулам (6), после чего выдает сигнал подключения ПИД-регулятора коммутатору 8.
Добавлены следующие блоки:
А. И-Регулятор 7 вырабатывает управляющий сигнал uI(t) и описывается следующим уравнением:
где kci определяется по заданным границам коэффициентов объекта.
Б. Блок управления 8, выполняет переключение между ПИД-регулятором и И-регулятором.
Подключение И-регулятора осуществляется в момент времени ta, которое определяется равенством
где у* - заданное значение, близкое к критическому (недопустимому) значению выхода объекта.
Подключение ПИД-регулятора осуществляет в момент времени tb (tb>ta), которое определяется синтезатором 4 и свидетельствует об окончании самонастройки ПИД-регулятора.
В. Блок самонастройки амплитуд испытательного сигнала 9 настраивает базовую амплитуду ρb, которая связана с амплитудами испытательного сигнала (9) следующим выражением:
Настройка базовой амплитуды осуществляется с помощью двух следующих коэффициентов:
коэффициента интенсивности внешнего возмущения
где Рmax - время вычисления коэффициента,
и коэффициента влияния испытательного сигнала
где yυ(t) - выход объекта при подаче на вход сумматора 5 испытательного сигнала.
Для настройки амплитуд испытательного сигнала необходимо задать требуемое значение коэффициента влияния испытательного сигнала 
Алгоритм настройки амплитуд следующий:
1) положить предыдущее значение коэффициента влияния испытательного сигнала равным нулю 
2) вычислить коэффициент интенсивности внешнего возмущения (19);
3) вычислить базовую амплитуду испытательного сигнала ρb, используя формулу
где χ - коэффициент уменьшения, aευ - модуль частотной передаточной функции на настраиваемой частоте ω1, определяется как
где αευ и βευ вычисляются через нижние границы коэффициентов объекта как
4) подать сигнал настройки вида υ(t)=ρbsinω1t на вход сумматора 5 и вычислить коэффициент влияния испытательного сигнала (20);
5) если выполняется условие 
то уменьшить базовую амплитуду в два раза 
, и если выполняется условие для предыдущего значения коэффициента влияния испытательного сигнала 
то перейти к пункту 8;
6) если выполняется условие 
то увеличить базовую амплитуду в два раза ρb=2ρb, и если выполняется условие для предыдущего значения коэффициента влияния испытательного сигнала 
то перейти к пункту 8;
7) положить 
и перейти к пункту 4;
8) вычислить амплитуды испытательного сигнала по формуле (18).
Claims (1)
- Самонастраивающийся ПИД-регулятор, содержащий ПИД-регулятор, связанный выходом с входом объекта управления и первым входом идентификатора, выход объекта управления соединен со вторым входом идентификатора, выход которого соединен со входом синтезатора, первый выход которого подключен к первому входу ПИД-регулятора, второй вход ПИД-регулятора подключен к выходу сумматора, первый вход которого соединен с выходом объекта управления, второй вход сумматора соединен с выходом генератора испытательного сигнала, отличающийся тем, что введены И-регулятор, блок управления и блок самонастройки амплитуд испытательного сигнала, генератор испытательного сигнала настроен так, чтобы периоды испытательных частот были кратны периоду дискретности, при этом выход ПИД-регулятора соединен с первым входом блока управления, выход которого соединен со входом объекта управления и первым входом идентификатора, второй вход блока управления соединен с выходом И-регулятора, вход которого подключен к выходу сумматора, с третьим входом блока управления соединен второй выход синтезатора, выход объекта управления соединен с четвертым входом блока управления и с входом блока самонастройки амплитуд испытательного сигнала, выход которого соединен со входом генератора испытательного сигнала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009130053/08A RU2419122C2 (ru) | 2009-08-06 | 2009-08-06 | Самонастраивающийся пид-регулятор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009130053/08A RU2419122C2 (ru) | 2009-08-06 | 2009-08-06 | Самонастраивающийся пид-регулятор |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009130053A RU2009130053A (ru) | 2011-02-20 |
| RU2419122C2 true RU2419122C2 (ru) | 2011-05-20 |
Family
ID=44733870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009130053/08A RU2419122C2 (ru) | 2009-08-06 | 2009-08-06 | Самонастраивающийся пид-регулятор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2419122C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510956C2 (ru) * | 2012-06-14 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ адаптивного управления по пид-закону и система для его реализации |
| RU2707159C1 (ru) * | 2019-02-06 | 2019-11-22 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Устройство адаптивного управления |
-
2009
- 2009-08-06 RU RU2009130053/08A patent/RU2419122C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АЛЕКСАНДРОВ А.Г. Адаптивное управление объектом с запаздыванием. - Иркутск, 2007. В: «Труды IX Международной Четаевской конференции «Аналитическая механика, устойчивость и управление движением», посвященной 105-летию Н.Г.Четаева», т. 3, Управление и оптимизация, с.6-13. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510956C2 (ru) * | 2012-06-14 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ адаптивного управления по пид-закону и система для его реализации |
| RU2707159C1 (ru) * | 2019-02-06 | 2019-11-22 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Устройство адаптивного управления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009130053A (ru) | 2011-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Golestan et al. | dq-frame cascaded delayed signal cancellation-based PLL: Analysis, design, and comparison with moving average filter-based PLL | |
| US9128133B2 (en) | Method and module for measuring the rate of change of frequency of waveforms related to converter units in wind turbine generators | |
| Veronesi et al. | Simultaneous closed-loop automatic tuning method for cascade controllers | |
| Alagoz et al. | Disturbance rejection performance analyses of closed loop control systems by reference to disturbance ratio | |
| Khazraj et al. | Analysis and design of notch filter-based PLLs for grid-connected applications | |
| US8941424B2 (en) | Digital phase locked loop with reduced convergence time | |
| Sumathi et al. | Integrated phase-locking scheme for SDFT-based harmonic analysis of periodic signals | |
| TW201807421A (zh) | 使用狀態觀察器之濾波電容電流無感測器偵測方法與裝置 | |
| Proaño et al. | A dynamical sliding mode control approach for long deadtime systems | |
| RU2419122C2 (ru) | Самонастраивающийся пид-регулятор | |
| CN110300932B (zh) | 延迟补偿器的滤波器的设计方法和使用其的反馈控制方法、电动机控制装置 | |
| KR102035143B1 (ko) | 막 두께 제어 장치, 막 두께 제어 방법 및 성막 장치 | |
| RU2368934C2 (ru) | Адаптивная система управления | |
| US10630298B2 (en) | Thermally locked oven controlled crystal oscillator | |
| Patil et al. | Modified dual second-order generalized integrator FLL for frequency estimation under various grid abnormalities | |
| RU2413270C2 (ru) | Частотная адаптивная система управления | |
| RU2339988C1 (ru) | Адаптивная система управления | |
| di Benedetto et al. | Variable frequency repetitive-resonant combined control for grid-tied and intentional islanding operations | |
| US7054773B2 (en) | Dynamic model-based compensated tuning of a tunable device | |
| RU2461037C1 (ru) | Адаптивная система управления | |
| RU2343524C1 (ru) | Адаптивная система управления | |
| US9813045B2 (en) | Precision frequency monitor | |
| Pan et al. | Active noise cancellation frequency-locked loop with a notch filter | |
| RU2612340C1 (ru) | Адаптивная система управления | |
| Akhtar et al. | LQR based PI controller tuning for transport delay-phase locked loop (TD-PLL) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20151012 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200807 |