WO2012091634A1 - Control system with increased response rate - Google Patents
Control system with increased response rate Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012091634A1 WO2012091634A1 PCT/RU2011/001028 RU2011001028W WO2012091634A1 WO 2012091634 A1 WO2012091634 A1 WO 2012091634A1 RU 2011001028 W RU2011001028 W RU 2011001028W WO 2012091634 A1 WO2012091634 A1 WO 2012091634A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- task
- value
- required value
- response rate
- time
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P.I., P.I.D.
Definitions
- the invention relates to the field of process and parameter control and can be used both for automatic / automated control systems and for manual control.
- the objective of the invention is to increase the speed of the control or regulation system.
- the device performing the task correction can be executed in the form of a computer program, controller, or completely absent (in the case of manual calculation).
- the transfer function of the aperiodic link of the 1st order has the form:
- H [n] H [n-l] exp (-l / T) + Set [n-l] (l-exp (-l / T)) (1) where H [n] is the current value of the parameter;
- T 10 - time constant
- H '[n] H' [n-l] -exp (-l / T) + Sef [n-l] - (l-exp (-l / T)) (2) where H '[n] is the current value of the parameter;
- T 10 - time constant
- T 10 - time constant
- the transition process t n . n . ' for the second system H ', obtained as a reaction to the "variable" task Set', is significantly less than the transition time tassi.n. for the first system H, obtained as a reaction to the “constant” task Set equal to 60.
- the transfer function has the form:
- W f (p) is the perturbation.
- ⁇ [ ⁇ ] ⁇ [ ⁇ -1] ⁇ ( ⁇ (-1 / ⁇ 1) + ⁇ (-1 / ⁇ 2)) - ⁇ [ ⁇ -2] ⁇ ⁇ (-1 / ⁇ 1) ⁇ ⁇ (-1 / ⁇ 2) +
- H '[n] ⁇ ' [ ⁇ -1] ⁇ ( ⁇ (-1 / ⁇ 1) + ⁇ (-1 / ⁇ 2)) - ⁇ '[ ⁇ -2] ⁇ ⁇ (-1 / ⁇ 1) ⁇ ⁇ ( -1 / ⁇ 2) +
- n] ⁇ [ ⁇ - ⁇ ] + f [n]
- f [n] is a perturbation (a random number in the range from -1 to +1
- a schedule of observations of a real object is shown in FIG. 3.
- the value of the adjusted Set 'task is set equal to 90 ° C for a time of two minutes, and after equal to 20 ° C for a time of three minutes with further installation at the required level (60 ° C).
- FIG. 1 Model of the aperiodic link of the 1st order
- FIG. 2 Model of the aperiodic link of the 2nd order with delay and disturbance
- FIG. 3 Experimental observation data for a real object. The temperature in the oven.
- Table 3 Values for constructing a graph (Fig. 3) of experimental observation data for a real object.
Abstract
The invention relates to the field of control and is suitable for use in conjunction with PID(PI) controllers or in manual control without a controller. The proposed invention increases the response rate of the system in the event of a change in a set action (task), thus reducing the time of the transition process tn.n. (see figure 3). This technical result is achieved in that in the event of a change in a task, the proposed system provides, over a certain time, a value (corrected task) that is different from the required value in order to arrive rapidly at the required value. The corrected task can be either greater or less than the required value or can contain a sequence of values that are either greater or less than the required value.
Description
Система управления и регулирования Management and regulation system
с повышенным быстродействием with high speed
Область техники Technical field
Изобретение относится к области управления процессами и параметрами и может быть использовано как для систем автоматического/автоматизированного регулирования, так и при ручном управлении. The invention relates to the field of process and parameter control and can be used both for automatic / automated control systems and for manual control.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известны системы с ручным управлением, а также системы регулирования на базе ПИ, ПИД и др. типах регуляторов, которые не достигают максимального быстродействия и не полностью реализуют потенциал имеющегося оборудования. Known systems with manual control, as well as control systems based on PI, PID, and other types of controllers, which do not achieve maximum speed and do not fully realize the potential of existing equipment.
Недостатком данных систем является то, что в большинстве своем они строятся по линейным законам. The disadvantage of these systems is that for the most part they are built according to linear laws.
Проведенные исследования патентной документации говорят об отсутствии аналогов предлагаемой системы и о необходимости совершенствования имеющихся систем управления и регулирования. Studies of patent documentation indicate the absence of analogues of the proposed system and the need to improve existing management and regulation systems.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Задачей изобретения является повышение быстродействия системы управления или регулирования. The objective of the invention is to increase the speed of the control or regulation system.
Это достигается тем, что вместо требуемого задания Set, системе или одной (или нескольким) из ее подсистем в течение некоторого начального времени выдается скорректированное задание Set' (фиг. 1-3), отличное от требуемого. This is achieved by the fact that instead of the required Set task, the system or one (or several) of its subsystems for some initial time is given the adjusted Set task (Fig. 1-3), which is different from the required one.
Осуществление изобретения The implementation of the invention
Технически устройство, осуществляющее корректировку задания, может быть вьшолнено в виде компьютерной программы, контроллера или отсутствовать вовсе (в случае ручного расчета). Technically, the device performing the task correction can be executed in the form of a computer program, controller, or completely absent (in the case of manual calculation).
При этом модернизация существующей системы производится без замены оборудования, а лишь путем изменения законов регулирования.
Примеры: At the same time, the modernization of the existing system is carried out without replacing equipment, but only by changing the laws of regulation. Examples:
Изобретение не ограничивается рассматриваемыми примерами, которые приводятся лишь для пояснения принципа работы. The invention is not limited to the examples considered, which are provided only to explain the principle of operation.
Пример 1 Example 1
Апериодическое звено 1-го порядка (модель) 1st order aperiodic link (model)
Передаточная функция апериодического звена 1-го порядка имеет вид: The transfer function of the aperiodic link of the 1st order has the form:
W(p) = 1 / (Тр+1) W (p) = 1 / (Tr + 1)
где Т = 10 - постоянная времени. where T = 10 is the time constant.
Расчет апериодического звена 1-го порядка (фиг. 1) производится по формуле: The calculation of the aperiodic link of the 1st order (Fig. 1) is made according to the formula:
H[n] = H[n-l] exp(-l/T) + Set[n-l] (l-exp(-l/T)) (1) где Н[п] - текущее значение параметра; H [n] = H [n-l] exp (-l / T) + Set [n-l] (l-exp (-l / T)) (1) where H [n] is the current value of the parameter;
Н[п-1] - предыдущее значение параметра; H [p-1] - the previous value of the parameter;
Set[n-1] - предыдущее значение задания; Set [n-1] - previous value of the task;
Т = 10 - постоянная времени; T = 10 - time constant;
ехр(-1/Т) - е^2.7 в степени -1/Т. exp (-1 / T) - e ^ 2.7 in degree -1 / T.
Полученные для построения графика (фиг. 1) данные приведены в табл. 1. Obtained to build a graph (Fig. 1), the data are given in table. one.
Система с повышенным быстродействием строится аналогично (1), с тем отличаем, что в качестве задания используется новое скорректированное задание Set': A system with increased speed is built similarly to (1), so we distinguish that the new adjusted task Set 'is used as a task:
H'[n] = H'[n-l]-exp(-l/T) + Sef[n-l]-(l-exp(-l/T)) (2) где H'[n] - текущее значение параметра; H '[n] = H' [n-l] -exp (-l / T) + Sef [n-l] - (l-exp (-l / T)) (2) where H '[n] is the current value of the parameter;
Н'[п-1] - предыдущее значение параметра; H '[p-1] - the previous value of the parameter;
Set'[n-1] - предыдущее значение скорректированного задания; Set '[n-1] - previous value of the adjusted job;
Т = 10 - постоянная времени; T = 10 - time constant;
ехр(-1/Т) - е^2.7 в степени -1/Т. exp (-1 / T) - e ^ 2.7 in degree -1 / T.
Время, в течение которого в системе устанавливается максимальное значение (100%), для апериодического звена 1-го порядка рассчитьшается по формуле: The time during which the maximum value (100%) is set in the system is calculated for the aperiodic link of the 1st order according to the formula:
t = -Т · ln((100-Set)/(100-Ho)) t = -T lnn ((100-Set) / (100-Ho))
где Set = 60 - новое задание системе; where Set = 60 - a new task for the system;
Но = 20 - начальное значение параметра; But = 20 is the initial value of the parameter;
Т = 10 - постоянная времени; T = 10 - time constant;
100 - максимально возможное значение задания для рассматриваемого примера.
Подставляя, получаем t ~ 6.93, что означает необходимость установить значение скорректированного задания Set' равного 100 в течение шести тактов (см. табл. 1) и значение несколько меньшее (97.13) в течение седьмого такта. 100 - the maximum possible value of the task for the considered example. Substituting, we obtain t ~ 6.93, which means the need to set the value of the corrected set 'Set to 100 for six measures (see Table 1) and a value slightly less (97.13) during the seventh measure.
При этом время переходного процесса tn.n.' для второй системы Н', полученной как реакция на «переменное» задание Set', значительно меньше времени переходного процесса t„.n. для первой системы Н, полученной как реакция на «постоянное» задание Set равное 60. At the same time, the transition process t n . n . ' for the second system H ', obtained as a reaction to the "variable" task Set', is significantly less than the transition time t „.n. for the first system H, obtained as a reaction to the “constant” task Set equal to 60.
Пример 2 Example 2
Апериодическое звено 2-го порядка с запаздыванием и возмущением (модель) 2nd-order aperiodic link with delay and perturbation (model)
Передаточная функция имеет вид: The transfer function has the form:
W(p) = е тр / ((TlP+l)(T2p+l)) + W p) W (p) = e mp / ((T lP + l) (T 2 p + l)) + W p)
где Ti = 5 и Т2 = 5 - постоянные времени; where Ti = 5 and T 2 = 5 - time constants;
τ = 10— запаздывание; τ = 10 — delay;
Wf(p) - возмущение. W f (p) is the perturbation.
Расчет апериодического звена 2-го порядка производится по формуле: The calculation of the aperiodic link of the 2nd order is made according to the formula:
Η[η] = Η[η-1]·(ΕΧΡ(-1/Τ1)+ΕΧΡ(-1/Τ2)) - Η[η-2]·ΕΧΡ(-1/Τ1)·ΕΧΡ(-1/Τ2) + Η [η] = Η [η-1] · (ΕΧΡ (-1 / Τ1) + ΕΧΡ (-1 / Τ2)) - Η [η-2] · ΕΧΡ (-1 / Τ1) · ΕΧΡ (-1 / Τ2) +
+ Set[n-2] -(1 -ЕХР(- 1/Т1 ))·( 1 -ЕХР(- 1 /Т2)) + Set [n-2] - (1 -EXP (- 1 / T1)) · (1 -EXP (- 1 / T2))
Н'[п] = Η'[η-1]·(ΕΧΡ(-1/Τ1)+ΕΧΡ(-1/Τ2)) - Η'[η-2]·ΕΧΡ(-1/Τ1)·ΕΧΡ(-1/Τ2) + H '[n] = Η' [η-1] · (ΕΧΡ (-1 / Τ1) + ΕΧΡ (-1 / Τ2)) - Η '[η-2] · ΕΧΡ (-1 / Τ1) · ΕΧΡ ( -1 / Τ2) +
+ Sef[n-2] -(1 -ЕХР(- 1 /Т1 ))·( 1 -ЕХР(- 1 /Т2)) + Sef [n-2] - (1 -EXP (- 1 / T1)) · (1 -EXP (- 1 / T2))
где Н[п], Н'[п] - текущее значение параметра; where H [n], H '[n] - the current value of the parameter;
Н[п-1], п-1], Н[п-2], Н'[п-2] - предыдущее значение параметра; H [p-1], p-1], H [p-2], H '[p-2] - the previous value of the parameter;
Set[n-2],Set'[n-2] - предыдущие значения задания и скорректированного задания; Т! = 5 и Т2 = 5 - постоянные времени; Set [n-2], Set '[n-2] - previous values of the task and the adjusted task; T ! = 5 and T 2 = 5 - time constants;
ехр(-1/Т) - е~2.7 в степени -1/Т. exp (-1 / T) - e ~ 2.7 to the power of -1 / T.
С учетом возмущения и запаздывания имеем: Given the perturbation and delay, we have:
п] = Η[η- τ] + f[n] n] = Η [η- τ] + f [n]
H'f[n] = Η' [η- τ] + fin] H ' f [n] = Η' [η- τ] + fin]
где f[n] - возмущение (случайное число в интервале от -1 до +1 where f [n] is a perturbation (a random number in the range from -1 to +1
τ = 10— запаздывание; τ = 10 — delay;
Полученные для построения графика (фиг. 2) данные приведены в табл. 2. Obtained to build a graph (Fig. 2), the data are given in table. 2.
При этом время переходного процесса tn.n.' для второй системы Hf', полученной как реакция на «переменное» задание Set', значительно меньше времени переходного процесса t„.„. для первой системы Hf, полученной как реакция на «постоянное» задание Set равное 60.
Пример 3 At the same time, the transition process t n . n . ' for the second system, H f ', obtained as a reaction to the "variable" job Set', is significantly less than the transition time t „.„. for the first system, H f , obtained as a reaction to the “constant” task Set equal to 60. Example 3
Температура в сушильном шкафу (реальный объект) Temperature in the oven (real object)
График наблюдений за реальным объектом приведен на фиг. 3. A schedule of observations of a real object is shown in FIG. 3.
Данные наблюдений для построения графика (фиг. 3) приведены в табл. 3. Observation data for plotting (Fig. 3) are given in table. 3.
В данном случае значение скорректированного задания Set' устанавливается равным 90°С на время две минуты, а после равным 20°С на время три минуты с дальнейшей установкой на требуемом уровне (60°С). In this case, the value of the adjusted Set 'task is set equal to 90 ° C for a time of two minutes, and after equal to 20 ° C for a time of three minutes with further installation at the required level (60 ° C).
Эксперименты, проведенные на реальном объекте, подтверждают результаты моделирования. Из графика (фиг. 3) видно значительное сокращение времени переходного процесса (tn.n.' < tn.n.)- Experiments conducted on a real object confirm the simulation results. The graph (Fig. 3) shows a significant reduction in the transition process (t n . N. '<T n . N. ) -
Краткое описание графиков Brief Description of Charts
На фиг. 1 - Модель апериодического звена 1-го порядка; In FIG. 1 - Model of the aperiodic link of the 1st order;
На фиг. 2 - Модель апериодического звена 2-го порядка с запаздыванием и возмущением; In FIG. 2 - Model of the aperiodic link of the 2nd order with delay and disturbance;
На фиг. 3 - Экспериментальные данные наблюдения за реальным объектом. Температура в сушильном шкафу. In FIG. 3 - Experimental observation data for a real object. The temperature in the oven.
Позиции на графиках Chart Positions
1 - Set - Заданное значение (задание); 1 - Set - Set value (task);
2 - Т, Н или Н/- Регулируемый (управляемый) параметр; 2 - T, N or N / - Adjustable (controlled) parameter;
3 - Set' - Задание, вводимое для скорейшего достижения требуемого значения регулируемого (управляемого) параметра в системе с повышенным быстродействием; 3 - Set '- The task entered for the speedy achievement of the required value of the adjustable (controlled) parameter in a system with increased speed;
4 - Т', Н' или НУ- Изменение регулируемого (управляемого) параметра в системе с повышенным быстродействием. 4 - T ', H' or NU- Change in an adjustable (controlled) parameter in a system with increased speed.
Краткое описание таблиц Short description of tables
Таблица 1 - Значения для построения графика (фиг. 1) апериодического звена 1-го порядка; Table 1 - Values for plotting (Fig. 1) an aperiodic link of the 1st order;
Таблица 2 - Значения для построения графика (фиг. 2) апериодического звена 2-го порядка с запаздыванием и возмущением; Table 2 - Values for constructing a graph (Fig. 2) of the aperiodic link of the 2nd order with delay and disturbance;
Таблица 3 - Значения для построения графика (фиг. 3) экспериментальных данных наблюдения за реальным объектом.
Таблица 1 Table 3 - Values for constructing a graph (Fig. 3) of experimental observation data for a real object. Table 1
Claims
Формула изобретения Claim
Система или подсистема управления или регулирования или регулятор, отличающиеся тем, что задающее воздействие (задание) изменяется 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.
A system or subsystem of control or regulation or a regulator, characterized in that the driving influence (task) is changed modulo larger than the required one, with alternating values greater than the required driving influence and smaller than the required driving action or without it, followed by setting the target action to the desired value.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010154480/08A RU2010154480A (en) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | SYSTEM OF MANAGEMENT AND REGULATION WITH THE INCREASED OPERATION |
RU2010154480 | 2010-12-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2012091634A1 true WO2012091634A1 (en) | 2012-07-05 |
Family
ID=46383380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2011/001028 WO2012091634A1 (en) | 2010-12-30 | 2011-12-27 | Control system with increased response rate |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2010154480A (en) |
WO (1) | WO2012091634A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2064193C1 (en) * | 1990-07-09 | 1996-07-20 | Ракетно-космическая корпорация им.С.П.Королева | Relay proportional integral differential regulator |
US6686716B1 (en) * | 2001-07-18 | 2004-02-03 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Tuned open-loop switched to closed-loop method for rapid point-to-point movement of a periodic motion control system |
-
2010
- 2010-12-30 RU RU2010154480/08A patent/RU2010154480A/en unknown
-
2011
- 2011-12-27 WO PCT/RU2011/001028 patent/WO2012091634A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2064193C1 (en) * | 1990-07-09 | 1996-07-20 | Ракетно-космическая корпорация им.С.П.Королева | Relay proportional integral differential regulator |
US6686716B1 (en) * | 2001-07-18 | 2004-02-03 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Tuned open-loop switched to closed-loop method for rapid point-to-point movement of a periodic motion control system |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
DENISENKO VIKTOR: "PID-regulyatory:printsipy postroeniya i modifikatsii", ZHURNAL "SOVREMENNYE TEKHNOLOGII AVTOMATIZATSII", no. 4, 2006, pages 72 - 74, Retrieved from the Internet <URL:http://cta.ru/cms/f/342946.pdf> * |
SOBOTA J. ET AL.: "Pulse-step model predictive controller for tito system", PROCEEDINGS OF THE 17TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON PROCESS CONTROL 2009, June 2009 (2009-06-01), SLOVAKIA, pages 402 - 408, Retrieved from the Internet <URL:http://www.kirp.chtf.stuba.sk/pc09/data/papers/016.pdf> * |
WALLEN A. ET AL.: "Pulse-step control", 15TH TRIENNIAL WORLD CONGRESS, 2002, BARCELONA, SPAIN, Retrieved from the Internet <URL:http://www.nt.ntnu.no/users/skoge/prost/proceedings/ifac2002/data/content/02910/2910.pdf> * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010154480A (en) | 2012-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5328798B2 (en) | Method and system for satisfying termination condition in motion control system | |
JP5343081B2 (en) | Jerk limited trajectory planning system and method for path planner | |
JP2013105923A5 (en) | ||
CN104596045B (en) | The temprature control method of air-conditioning system frequency conversion device | |
JP2016522663A5 (en) | ||
Schehr et al. | Universal order statistics of random walks | |
TWI604289B (en) | Control system, support device, control device, and control method | |
WO2015022786A1 (en) | Gas turbine engine optimization control device | |
CN105867194B (en) | Apparatus control method and device | |
CN111156817B (en) | Method and system for controlling sintering temperature of roller kiln | |
CN104613597A (en) | Efficient energy-saving air conditioning unit control method and control device and air conditioning unit | |
NZ742591A (en) | Method and device for controlling photovoltaic air conditioning system | |
RU2013115761A (en) | COMPRESSOR CONTROL METHOD | |
CN103207562A (en) | Improved proportional integral derivative (PID) algorithm for glass heating under vacuum | |
WO2012091634A1 (en) | Control system with increased response rate | |
CN102237845B (en) | Method for controlling motor | |
EP3176662A1 (en) | Velocity-based impedance controller | |
JP5732346B2 (en) | Energy sum suppression control device, power sum suppression control device and method | |
WO2012070572A3 (en) | Robot control device and control method | |
JP2014117787A (en) | Controller | |
CN110690703A (en) | Fault defense online policy table generation method, online safety and stability emergency control method and system | |
EP3611137A3 (en) | Apparatus and method to control gob weight, length and/or shape | |
CN104111606A (en) | Gradient correction identification algorithm for room temperature control of variable blast volume air-conditioning system | |
CN103363812A (en) | Control method of cement clinker grate cooler | |
JP5907095B2 (en) | Plate temperature control method in continuous annealing furnace |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11854350 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11854350 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |