RU2549149C2 - Digital control method - Google Patents

Digital control method Download PDF

Info

Publication number
RU2549149C2
RU2549149C2 RU2013117232/08A RU2013117232A RU2549149C2 RU 2549149 C2 RU2549149 C2 RU 2549149C2 RU 2013117232/08 A RU2013117232/08 A RU 2013117232/08A RU 2013117232 A RU2013117232 A RU 2013117232A RU 2549149 C2 RU2549149 C2 RU 2549149C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
error
action
control action
discreteness
Prior art date
Application number
RU2013117232/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013117232A (en
Inventor
Владимир Рафаилович Тучинский
Сергей Владимирович Тучинский
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Экоресурс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Экоресурс" filed Critical Закрытое акционерное общество "Экоресурс"
Priority to RU2013117232/08A priority Critical patent/RU2549149C2/en
Publication of RU2013117232A publication Critical patent/RU2013117232A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2549149C2 publication Critical patent/RU2549149C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: physics; control.
SUBSTANCE: invention relates to control of continuous technological processes, particularly inertial objects using computing equipment, and can be used in chemical, petrochemical and other industries. The method includes generating proportional and integral components of control action with adjustment of adjustment factors thereof, outputting a compensating action to task changes, using different discrete intervals for components of the control action.
EFFECT: improved quality of controlling inertial objects.
1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области управления непрерывными технологическими процессами, в частности инерционными объектами с помощью вычислительных технических средств, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of control of continuous technological processes, in particular inertial objects using computing hardware, and can be used in chemical, petrochemical and other industries.

Уровень техникиState of the art

Известен способ управления с использованием регулятора, в котором задающее воздействие (задание) изменяют на величину по модулю большую, чем требуемая, с чередованием значений больших, чем требуемое задающее воздействие и меньших, чем требуемое задающее воздействие или без такового, с последующей установкой задающего воздействия на требуемое значение (международная заявка, опубликованная в соответствии с договором о патентной кооперации, номер WO 2012/091634 A1, 05.07.2012, G05B 11/00).A known control method using a controller in which the driving action (task) is changed by a magnitude greater than the required modulating value, alternating values greater than the desired driving influence and smaller than the required driving action or without it, followed by setting the driving action to required value (international application published in accordance with the patent cooperation agreement, number WO 2012/091634 A1, 07/05/2012, G05B 11/00).

Известный способ применительно к инерционным объектам не обеспечивает приемлемого качества управления, так как не предусматривает эффективные корректировки управляющего воздействия и не учитывает динамику объекта.The known method as applied to inertial objects does not provide an acceptable quality of control, since it does not provide for effective adjustment of the control action and does not take into account the dynamics of the object.

Известен также способ формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы, при котором входной сигнал, пропорциональный ошибке регулирования, интегрируют, получаемый при этом сигнал суммируют с входным сигналом и сумму масштабируют (формируют таким образом пропорционально-интегральное управляющее воздействие), определяют абсолютное значение входного сигнала и при превышении этим значением порогового уровня интегрируют разность входного сигнала и сигнала, пропорционального результату интегрирования, а с помощью анализа времен превышения порогового уровня формируют сигнал об аварийном состоянии системы (RU 2150727 C1, 16.06.1999, G05B 11/36) (прототип).There is also known a method of forming the PI-law of regulation and diagnostics of an automatic system, in which the input signal proportional to the control error is integrated, the resulting signal is summed with the input signal and the sum is scaled (thus forming a proportional-integral control action), determine the absolute value of the input the signal and when this threshold level is exceeded, the difference between the input signal and the signal proportional to the integration result is integrated, and with the help of Strongly assay times of threshold signal is formed on the emergency state of the system (RU 2150727 C1, 16.06.1999, G05B 11/36) (prototype).

Недостатком известного способа является невысокое качество управления инерционным объектом вследствие неэффективного формирования управляющего воздействия как при отработке возмущений, так и при изменении задания.The disadvantage of this method is the low quality control of the inertial object due to the ineffective formation of the control action both when practicing disturbances and when changing the task.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Цель изобретения - повышение качества управления инерционными объектами.The purpose of the invention is improving the quality of control of inertial objects.

Указанная цель достигается тем, что в отличие от известного технического решения, в предлагаемом способе цифрового управления корректируют коэффициент пропорциональной составляющей управляющего воздействия в зависимости от знака сигнала ошибки регулирования и знака его производной, изменяют коэффициент интегральной составляющей управляющего воздействия в зависимости от абсолютного значения сигнала ошибки регулирования, к управляющему воздействию прибавляют импульсную компенсирующую составляющую, определяемую по производной задающего сигнала, а интервалы дискретности отдельных составляющих выбирают в зависимости от динамических свойств объекта управления.This goal is achieved in that, in contrast to the known technical solution, in the proposed digital control method, the coefficient of the proportional component of the control action is corrected depending on the sign of the control error signal and the sign of its derivative, the coefficient of the integral component of the control action is changed depending on the absolute value of the control error signal , to the control action add a pulse compensating component, determined by the derivative for signal, and discrete intervals of the individual components are selected depending on the dynamic properties of the control object.

Описание чертежейDescription of drawings

На фиг.1 представлена структурная схема системы, реализующей предлагаемый способ.Figure 1 presents the structural diagram of a system that implements the proposed method.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Система, реализующая предлагаемый способ, содержит (см. фиг.1)объект управления 1, датчик 2 регулируемой переменной, формирователь задания 3 и управляющий контроллер 4. Контроллер реализует функциональные блоки: блок сравнения 5, блок умножения 6, блок 7 коррекции пропорциональной составляющей, интегрирующий блок 8, блок 9 коррекции интегральной составляющей, блок 10 импульсной компенсации и сумматор 11.The system that implements the proposed method contains (see Fig. 1) a control object 1, an adjustable variable sensor 2, a task driver 3 and a control controller 4. The controller implements functional blocks: a comparison unit 5, a multiplication unit 6, a proportional component correction unit 7, an integrating unit 8, an integral component correction unit 9, a pulse compensation unit 10, and an adder 11.

Система, реализующая предлагаемый способ, работает следующим образом.A system that implements the proposed method works as follows.

С помощью контроллера 4 осуществляется цифровое (с интервалом дискретности h0) регулирование переменной X объекта 1 по замеру от датчика 2 и получаемому заданию Y от блока 3. Ошибка регулирования E рассчитывается блоком 5:Using controller 4, digital (with a discrete interval h 0 ) regulation of the variable X of object 1 is carried out by measurement from sensor 2 and the received reference Y from block 3. Regulation error E is calculated by block 5:

Ei=Yi-Xi, E i = Y i -X i,

где i - номер цикла цифрового управления с интервалом дискретности h0.where i is the number of the digital control cycle with a discrete interval h 0 .

С помощью блока 6 определяется пропорциональная составляющая Р управляющего воздействия U:Using block 6, the proportional component P of the control action U is determined:

Pi=Kn·Ei, P i = K n · E i,

где Kn - настроечный коэффициент, корректируемый с помощью блока 7 в n-м цикле с интервалом дискретности h1(h1≥h0):where K n - tuning factor, corrected using block 7 in the n-th cycle with a discrete interval h 1 (h 1 ≥h 0 ):

K n = { K 1 ,  если E n E ˙ n 0 K 2 ,  если E n E ˙ n < 0

Figure 00000001
, K n = { K one , if E n E ˙ n 0 K 2 , if E n E ˙ n < 0
Figure 00000001
,

причем настраиваемые константы K1>K2.and custom constants K 1 > K 2 .

С помощью блока 8 рассчитывается интегральная составляющая R управляющего воздействия U:Using block 8, the integral component R of the control action U is calculated:

R i = R i 1 + E i h 0 T j

Figure 00000002
, R i = R i - one + E i h 0 T j
Figure 00000002
,

где Tj - настроечная постоянная времени интегрирования, корректируемая с помощью блока 9 j-м цикле с дискретностью h2(h2≥h0):where T j is the tuning constant of the integration time, corrected using block 9 of the jth cycle with discreteness h 2 (h 2 ≥h 0 ):

T j = { T 1 ,  если  | E j | < q T 2 ,  если  | E j | q

Figure 00000003
, T j = { T one , if | E j | < q T 2 , if | E j | q
Figure 00000003
,

где q, T1, T2 - настраиваемые константы, причем T1<T2.where q, T 1 , T 2 are custom constants, with T 1 <T 2 .

С помощью блока 10 выдается в n-м цикле с интервалом дискретности h1 компенсирующая составляющая управляющего воздействия U в виде импульсов следующей длительности:Using block 10 is issued in the n-th cycle with a discrete interval h 1 the compensating component of the control action U in the form of pulses of the following duration:

S n = D ( Y n Y ) n 1 U и м п

Figure 00000004
S n = D ( Y n - Y ) n - one U and m P
Figure 00000004

где Uимп - уровень импульса как допустимое значение компенсирующего воздействия;where U imp - pulse level as an acceptable value of the compensating effect;

D - настроечный коэффициент, зависящий от динамических свойств объекта 1.D - tuning factor, depending on the dynamic properties of object 1.

Управляющее воздействие определяется с помощью блока 11:The control action is determined using block 11:

Ui=Pi+Ri+Sn.U i = P i + R i + S n .

Увеличение пропорциональной составляющей при возрастании абсолютного значения ошибки (совпадении знаков ошибки и ее производной) позволяет уменьшить перерегулирования, снизить колебательность системы. Увеличение интегральной составляющей при малых значениях ошибки улучшает астатизм системы, снижает время регулирования. Импульсная компенсация изменений задающего сигнала существенно повышает быстродействие системы управления инерционным объектом. Сочетание всех составляющих цифрового управляющего воздействия, причем с разными интервалами дискретности, позволяет существенно повысить качественные характеристики управления инерционными объектами.An increase in the proportional component with an increase in the absolute value of the error (coincidence of the signs of the error and its derivative) allows one to reduce overshoot and reduce the system oscillation. An increase in the integral component at small error values improves the system astatism, reduces the regulation time. Pulse compensation of changes in the driving signal significantly increases the speed of the control system of the inertial object. The combination of all the components of the digital control action, and with different intervals of discreteness, can significantly improve the quality characteristics of the control of inertial objects.

Для реализации способа может использоваться, например, управляющий контроллер БАЗИС-21.2ЦУ или другой из серии БАЗИС® производства ЗАО «Экоресурс». To implement the method, for example, a BAZIS-21.2TSU control controller or another from the BAZIS ® series manufactured by Ecoresurs CJSC can be used.

Внедрение предлагаемого способа в серийно выпускаемых контроллерах серии БАЗИС® намечено на 2013 г.Implementation of the proposed method in commercially available BASIS® series controllers is scheduled for 2013.

Claims (1)

Способ цифрового управления инерционным объектом путем формирования по сигналу ошибки регулирования Ei пропорциональной Pi=Kn*Ei и интегральной Ri=Ri-1+Ei*h0/Tj составляющих управляющего воздействия, определения абсолютного значения ошибки регулирования, отличающийся тем, что дополнительно корректируют с дискретностью h1 коэффициент пропорциональной составляющей в зависимости от знаков ошибки и ее производной по формуле
Figure 00000005

изменяют с дискретностью h2 постоянную времени интегральной составляющей в зависимости от абсолютного значения ошибки по формуле
Figure 00000006

и к управляющему воздействию прибавляют с дискретностью h1 импульсную компенсирующую составляющую с шириной импульса, определяемой пропорционально производной задающего сигнала Y по формуле Sn=D*(Yn-Yn-1)/Uимп с настроечным коэффициентом D и допустимым уровнем импульса Uимп.
A method of digital control of an inertial object by generating a control error E i proportional to P i = K n * E i and the integral R i = R i-1 + E i * h 0 / T j of the control action components, determining the absolute value of the control error, characterized in that it is further adjusted with discreteness h 1 the coefficient of the proportional component depending on the signs of the error and its derivative according to the formula
Figure 00000005

change with discreteness h 2 the time constant of the integral component depending on the absolute value of the error by the formula
Figure 00000006

and to the control action, with a discreteness h 1, a pulse compensating component with a pulse width determined in proportion to the derivative of the driving signal Y is added according to the formula S n = D * (Y n -Y n-1 ) / U imp with a tuning factor D and an acceptable pulse level U imp
RU2013117232/08A 2013-04-15 2013-04-15 Digital control method RU2549149C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117232/08A RU2549149C2 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Digital control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117232/08A RU2549149C2 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Digital control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013117232A RU2013117232A (en) 2014-10-20
RU2549149C2 true RU2549149C2 (en) 2015-04-20

Family

ID=53289678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013117232/08A RU2549149C2 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Digital control method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2549149C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2600024C1 (en) * 2015-05-29 2016-10-20 Закрытое акционерное общество "Экоресурс" Method of cascade digital control

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3819999A (en) * 1973-06-18 1974-06-25 Bendix Corp Closed loop control system including an integrator and limiting means therefore
US4430698A (en) * 1981-08-20 1984-02-07 Harrel, Incorporated Three-mode process control
RU2103714C1 (en) * 1996-12-17 1998-01-27 Научно-исследовательский институт специального машиностроения Method for automatic control of dynamic object
RU2150727C1 (en) * 1999-06-16 2000-06-10 Малафеев Сергей Иванович Method for production of proportional integration function for regulation and diagnostics of automatic system
RU2156992C1 (en) * 1999-12-06 2000-09-27 Тульский государственный университет Proportional-integral-derivative regulator with clipped output signals
RU2157557C1 (en) * 1999-07-02 2000-10-10 Институт электрофизики Уральского отделения РАН Method and device to adjust cycle of oscillations of torsion pendulum
UA49679U (en) * 2009-10-30 2010-05-11 Национальный Университет Водного Хозяйства И Природопользования Pid-regulator with exchangeable calibration factors

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3819999A (en) * 1973-06-18 1974-06-25 Bendix Corp Closed loop control system including an integrator and limiting means therefore
US4430698A (en) * 1981-08-20 1984-02-07 Harrel, Incorporated Three-mode process control
RU2103714C1 (en) * 1996-12-17 1998-01-27 Научно-исследовательский институт специального машиностроения Method for automatic control of dynamic object
RU2150727C1 (en) * 1999-06-16 2000-06-10 Малафеев Сергей Иванович Method for production of proportional integration function for regulation and diagnostics of automatic system
RU2157557C1 (en) * 1999-07-02 2000-10-10 Институт электрофизики Уральского отделения РАН Method and device to adjust cycle of oscillations of torsion pendulum
RU2156992C1 (en) * 1999-12-06 2000-09-27 Тульский государственный университет Proportional-integral-derivative regulator with clipped output signals
UA49679U (en) * 2009-10-30 2010-05-11 Национальный Университет Водного Хозяйства И Природопользования Pid-regulator with exchangeable calibration factors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2600024C1 (en) * 2015-05-29 2016-10-20 Закрытое акционерное общество "Экоресурс" Method of cascade digital control

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013117232A (en) 2014-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017218937B4 (en) Apparatus and method for controlling a device
US9102056B2 (en) Control method and device for position-based impedance controlled industrial robot
US9829877B2 (en) Servo control apparatus having function of displaying adjustment state in online automatic adjustment to control system
EP2985907B1 (en) Motor drive device
US20160170400A1 (en) Servo control device having automatic filter adjustment function based on experimental modal analysis
JP6140225B2 (en) Motor control device having magnetic flux controller, machine learning device and method thereof
RU2011146472A (en) DEVICE DEVICE AND METHOD FOR RESIDUE ANALYSIS FOR DETECTING SYSTEM ERRORS IN BEHAVIOR OF THE AIRCRAFT SYSTEM
US10338541B2 (en) Machine learning to establish optimal filter for removing external noise without degrading responsivity
EP2386838A1 (en) Coriolis flow meter
JP2007128318A (en) State estimation method, state estimation device, state estimation system and computer program
JP6380650B2 (en) Thickness control device for rolled material
WO2013189589A1 (en) Method for operating a resonant measurement system
US9859836B2 (en) Motor control constant calculation device
RU2549149C2 (en) Digital control method
EP3220214A3 (en) Control parameter tuning device and control parameter tuning method
CN101536305A (en) Motor control device, and its control method
US20100277114A1 (en) Apparatus for generating speed instruction for motor control
RU2491600C1 (en) Method of generating digital/analogue adaptive signal for stabilising angular position of aircraft on heading and apparatus for realising said method
RU2013150161A (en) METHOD FOR FORMING ADAPTIVE CONTROL SIGNAL AND STABILIZING ANGULAR MOVEMENT OF AIRCRAFT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
DE102016003232A1 (en) ENGINE DRIVE CONTROL AND METHOD FOR CONTROLLING A MOTOR
JP6466165B2 (en) PID control apparatus, PID control method, and test apparatus equipped with PID control apparatus
CN105988487A (en) Control device and control method
JP2008054448A5 (en)
CN112236726B (en) Adjustment assisting device for control device and adjustment device for control device
RU2568523C1 (en) Method for automatic control with reversible actuating mechanism

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150606