Date post: | 09-Apr-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | harris-bukvic |
View: | 224 times |
Download: | 0 times |
of 16
8/7/2019 PID REGULATOR
1/16
Postavljanjem
kriterija
PID REGULATORPID REGULATOR
Ziegler-Nicholsovemetode
Bodeov prikazfrekvencijskih
karakteritika
Analitika metoda
Metoda dominantnihpolova
8/7/2019 PID REGULATOR
2/16
PID REGULATORPID REGULATOR
Regulator tvori regulacijsko odstupanje e(t) = xR(t) - y(t), koje dalje
obrauje kako bi se dobila upravljaka veliina u(t).
Upravljaka veliina u(t) osigurava, preko izvrnog lana,
kontrolirani tok energije (materije) upravljanom procesu i na taj
nain "dranje" regulirane veliine na odreenom iznosu i uz
djelovanje poremeajnih veliina.
Upravljani proces ne moe trenutano reagirati na promjenu upravljake
veliine u(t), zbog vremenskog zatezanja, odnosno energetski(materijalni)
spremnici procesa ne mogu se trenutano puniti/prazniti.
Brzina promjena stanja energetskih (materijalnih) spremnika procesa
odreena je vremenskim konstantama.
8/7/2019 PID REGULATOR
3/16
Prema tome, struktura i parametri regulatora moraju proizai iz
strukture i parametara matematikog modela procesa.
Proces sam po sebi moe biti nestabilan. U tom sluaju regulator mora
osigurati kompenzaciju nestabilnog rada procesa.
Zato se prijenosni lan GR(s) - regulatornaziva i kompenzacijskim
lanom ili korekcijskim lanom, jer korigira dinamiku procesa.
U osnovi se pretvorba regulacijskog odstupanja e(t) u upravljaki signal
u(t) obavlja na nain prikazan slikom.
8/7/2019 PID REGULATOR
4/16
RK
DTIT
RkrK50.
RkrK60.
RkrK40.
krT80.
krT50.
krT1250.
krUTT |
Ilustracija Ziegler-Nichols metode ruba
stabilnosti
Odreivanje parametara regulatora premaZiegler-Nichols metodi ruba stabilnosti
8/7/2019 PID REGULATOR
5/16
U praksi su danas iroko u upotrebi regulatori koji se zasnivaju na P, I i
D djelovanju.
Najee koriteni standardni regulator je PID tipa.
Prijenosna funkcija PID regulatora
8/7/2019 PID REGULATOR
6/16
Iz zahtjeva za smjetaj polova u kompleksnoj ravnini (veza polova i
zahtjeva postavljenih u vremenskoj domeni) i referentnog modela2. reda, dobiju se parametri regulatora
Referenti model drugog reda se izjednai s prijenosnom funkcijomzatvorenog sustava kojeg ine PI regulator i proces I reda
21
1( ) ( )
( )11 ( ) ( )
1
R p i
z
pR p
i p i p
KsG s G s K
G sK KTG s G s
s K K K K
! !
2 2
0 0
1( ) .
2 1M
G sT s Ts^
!
( ) iR
KG s K
s!
201 0 1 0 1 01
2 2
0 1 0
2 1 2 1 2 1; ;
p i
i i
p p p p i
TT T TT K K K T
KT K K K K T
^[ [^ [^
[
! ! ! ! ! !
8/7/2019 PID REGULATOR
7/16
PID regulatorPID regulator(1)(1) ZieglerZiegler--Nicholsova metodaNicholsova metoda
(rub stabilnosti)(rub stabilnosti)Postupci odreivanja parametara regulatora su temeljeni na empirijskim
istraivanjima Zieglera i Nicholsa. Metoda ruba stabilnosti (koristi se tamogdje nije opasno dovoditi regulacijske sustave do ruba stabilnosti; bitnaiskustvena procjena)
Procedura:
Regulatoru koji se nalazi u reg. sustavu odabere se samo prop.djelovanje (iskljuuje se integralna komponenta);
Pojaanje regulatora se poveava dok se ne proizvedu trajneoscilacije konstante amplitude. Pojaanje uz koje se dobiju trajneoscilacije oznaava se kritinim (graninim) pojaanjem regulatora KRkr;
Mjeri se iznos periode oscilacija Tkr
Prema dobivenim vrijednostima KRkr i Tkr raunaju se parametri
regulatora P, PI i PID tipa prema relacijama navedenim u Tablici
8/7/2019 PID REGULATOR
8/16
PID regulatorPID regulator (1) Z(1) Z--NNMetoda ruba stabilnosti (lab. postav)Metoda ruba stabilnosti (lab. postav)
Laboratorijska maketa digitalnog sustava regulacije brzine vrtnje ASTAT
8/7/2019 PID REGULATOR
9/16
PID regulatorPID regulator MetodaMetoda
prijelazne funkcijeprijelazne funkcije
Metoda prijelazne funkcije (snima se prijelazna funkcija za otvoreni regulacijskikrug). Vrlo esto izvediva u radnim (industrijskim) uvjetima
Koristi se tamo gdje se iz sigurnosnih razloga ne moe koristiti metoda rubastabilnosti.
Ova metoda e se prikazati na primjeru procesa s izraenim mrtvim vremenom
8/7/2019 PID REGULATOR
10/16
PID regulatorPID regulator MetodaMetoda
prijelazne funkcijeprijelazne funkcije
tz
ta
0.63 Ks
Ks
hs(t)
t
aproksimacija T1TT
W
prijelazna funkcija procesa hs(t)
Kp-koeficijent pojaanja procesa
TT -mrtvo vrijeme procesa
azT tTtT !! 1;
T1 - vremenska konstanta
ta - vrijeme porasta
tz - vrijeme zadravanja
Aproksimacija odziva s PT1TTlanomkoritenjem tangente u toki infleksije W
sTss
TesT
KsG
!
11)(
8/7/2019 PID REGULATOR
11/16
PID regulatorPID regulator MetodaMetoda
prijelazne funkcijeprijelazne funkcije
RK
DT
IT
/1
a/90
a/21
TT3
TT2
TT50.
Vrijednosti parametara regulatora prema Ziegler-Nicholsoj metodiprijelazne funkcije.
1T
TK
t
tK
a
Ts
a
zs
!!
8/7/2019 PID REGULATOR
12/16
PID regulatorPID regulator (2)(2)Bodeov prikazBodeov prikaz frekvencijskihfrekvencijskih
karakteristikakarakteristika
Primjenom Bodeovog prikaza amplitudno-frekvencijske Lo(T) i fazno-frekvencijske karakteritike o(T) otvorenog sustava s regulatorom
Neophodno je uspostaviti vezu izmeu nadvienja odziva zatvorenog sustava m ifaznog osiguranja Kt, te izmeu vremena maksimuma odziva tm i frekvencijepresjeka osi nula dB [c.
Naelno dva pristupa:
Metoda tehnikog optimuma (kompenzacija najvee vremenske
konstante procesa s integralnom vrem. konstantom regulatora (TI).Dobije se nadvienje odziva sustava m=4.3%
Metoda simetrinog optimuma (simetrinih frekv. karakteristika,integralna vremenska konstanta PI regulatora TI manja je od najveevremenske konstante T1, a vea od vremenske konstante T2: T1"TI "T2).
8/7/2019 PID REGULATOR
13/16
PID regulatorPID regulator MetodaMetodadominantnih polovadominantnih polova
Metoda dominantnih polovaje u stvari analitika metoda primijenjena na PIregulator s procesom II reda
Ne postoji egzaktan analitiki postupak za odreivanje parametara regulatora zaproces drugog reda
Za proces drugog reda mora se odrediti dominantna vremenska konstanta, pa se ustvari postupak opet svodi na analitiki, s tim da su parametri regulatoradobiveni praktiki redukcijom reda sustava za 1 (reduciranjem polova, dobije
se 2 dominantna pola)
8/7/2019 PID REGULATOR
14/16
Nelinearne tehnike za sprijeavanje namatanja integratoraPrimjer:
f
d
sT1
sKT
isT
K
K
Nema utjecaja na proporcionalno i derivacijsko djelovanje
8/7/2019 PID REGULATOR
15/16
0 10 20 30 40 50 60 70 800
0. 2
0. 4
0. 6
0. 8
1
1. 2
1. 4
t (s)
nel inearna A W tehnika
bez AW
bez ogranicenja
sustav sogranienjem
Sustav bezogranienja
Nelinearna
AW tehnika
8/7/2019 PID REGULATOR
16/16
by midanby midan