Показатели качества регулирования (QREG)

Этот блок предназначен для оценки качества регулирования. На вход INPподается значение регулируемого параметра, на вход PV– задание. На выходах формируются следующие значения:

QdA– максимум абсолютного значения рассогласования (первый скачок при изменении задания исключается);

QT– количество тактов с момента изменения задания, на которых рассогласование превышало 1% задания;

QS– накапливающаяся сумма модуля рассогласования. При суммировании не учитываются значения меньше 0.5%.

При изменении задания (PV) выходы обнуляются.

Обработка сигнала (TRACT)

Это блок позволяет реализовать ряд функций по обработке входного сигнала, подаваемого на вход INP. К ним относятся:

зона нечувствительности;

экспоненциальное сглаживание;

ограничение значения.

Для настройки этих функций используются три входа. На вход DZNподается величина зоны нечувствительности, на вход KEX– величина коэффициента сглаживания, на вход LIM– ограничение на абсолютное значение.

Переключение с динамической балансировкой (SSWT)

Функцией этого блока является реализация безударной коммутации его входов IN0, ... IN3на выход Q0. Номер входа, коммутируемого на выход, задается входом SEL.

При каждом изменении значения входа SELвключается алгоритм динамической балансировки. При этом значение выхода вычисляется по следующей формуле:

Q_i = IN<N>_i-1 * (1 – IT) + Q_i-1 * IT

где

i– текущий такт пересчета;

N– номер коммутируемого входа;

IT– значение входа управления инерционностью. Это значение должно удовлетворять условию 0 <= IT< 1;

После того как в первый раз выполнится условие Q– IN<N>< IR, алгоритм динамической балансировки отключается, и в дальнейшем значение выбранного входа просто копируется на выход Q0.

Адаптивное регулирование (APID)

Данный блок позволяет организовать регулирование по PID-закону с автоматическим вычислением настроек регулятора.

В инструментальной системе работа блока адаптивного регулирования поддерживается только в отладчике программ. Для использования этого алгоритма в реальном времени требуется Adaptive Control МРВ, Adaptive Control Double Force МРВ или Adaptive Микро TRACE MODE с поддержкой данной функции.

Входы и выходы блока

Блок APIDимеет семь функциональных входов и пять выходов. Входы имеют следующее назначение:

REG– вход управления, его значение определяет следующие режимы работы блока:

0 – регулирование с использованием настроек, поданных на входы KP, KIи KD;

1 – вычисление настроек регулятора;

2 – сброс всех результатов вычислений (значения настроек на выходах блока, критическая частота и амплитуда генератора);

3 – сброс критической частоты и амплитуды;

4 – установка режима нефорсированного управления, т.е. изменение задания не отрабатывается в пропорциональной и дифференциальной составляющих. В этом случае переходный процесс более затянут, но сокращается величина динамической погрешности. По умолчанию регулятор работает в этом режиме;

5 – установка режима форсированного управления, т.е. при смене задания произойдет скачок по управлению;

6 – непрерывное вычисление настроек регулятора с плавным переходом от старых значений к новым. В этом режиме определение текущих настроек и их введение в регулятор происходит автоматически. Значения настроек постоянно индицируются на выходах KP, KI, KD;

10 – регулирование с использованием вычисленных настроек, сформированных на выходах KP, KIи KD.Отрицательным значением (кратковременно) по входу REGможет быть установлена добротность заграждающих фильтров в диапазоне 1-50 (по умолчанию 1). Чем выше уровень шума, тем большее значение добротности рекомендуется устанавливать. При этом увеличивается и время самонастройки регулятора;

ZDN– задание;

INP– регулируемый параметр;

KP– коэффициент при пропорциональной составляющей;

KD– коэффициент при дифференциальной составляющей;

KI– коэффициент при интегральной составляющей;

AMP– ограничения на амплитуды. Положительное значение – на амплитуду сигнала, добавляемого к выходу регулятора (по умолчанию 10, минимальная – 4); отрицательное – на колебания выхода объекта (по умолчанию 1, минимальная – 0.5). При старте МРВ значение этого входа должно быть положительным (т.е. вход должен задавать ограничение амплитуды на входе объекта).

На выходах данного блока формируются следующие величины:

Q– величина управляющего воздействия;

KP– коэффициент при пропорциональной составляющей;

KD– коэффициент при дифференциальной составляющей;

KI– коэффициент при интегральной составляющей;

STS– индикатор текущего состояния адаптации.

Величины, подаваемые на входы ZDN, INPи AMP, должны задаваться в процентах (в диапазоне от 0 до 100). Величина управляющего воздействия на выходе Qтакже формируется в диапазоне от 0 до 100.

Описание работы блока

Критерием вычисления настроек является минимизация среднеквадратичной ошибки регулирования. Для настройки регулятора на вход объекта подается пробный гармонический сигнал. При этом амплитуда колебаний регулируемого параметра удерживается в пределах от 0.3% до 1%. Получаемые настройки минимизируют колебания при переходных процессах.

Реализованный алгоритм является помехоустойчивым. Он работает даже в том случае, если дисперсия шума в несколько раз превышает амплитуду пробных колебаний выходного сигнала. При настройке он исключает появление неустойчивых режимов.

Быстродействие процесса самонастройки алгоритма управления зависит от уровня шумов и неслучайных возмущений, действующих на объект управления.

Если вход REGравен 0 или 10, блок реализует функцию PID-регулятора. В первом случае используются настройки на входах KP, KDи KI, а во втором – на выходах с теми же именами (значения, полученные при адаптации).

Для перехода в режим автонастройки (одноразовое определение оптимальных настроек регулятора) следует установить в 1 значение входа REG. Для перехода в режим непрерывной адаптации (постоянное определение оптимальных настроек регулятора) нужно на вход REGподать значение 6. В обоих случаях регулятор не отключается и процесс управления объектом осуществляется параллельно с процессом настройки регулятора.

Индикатором хода настройки регулятора является величина выхода STS. Он может принимать следующие значения:

0 – настройка завершена (или не запускалась);

1 – настройка регулятора завершена успешно. Получены значения оптимальных настроек;

2…100 – поиск оптимальных настроек. Значение выхода уменьшается от 100 до 1 и показывает близость к завершению работы алгоритма;

101 – невозможно провести адаптацию. Слишком много воздействий на систему или уровень шумов сравним с амплитудой гармоники на выходном сигнале объекта. Следует уменьшить внешние воздействия или попробовать увеличить уровень максимально возможной амплитуды колебаний на выходе объекта;

102 – невозможно провести адаптацию. Не удается достигнуть необходимой амплитуды сигнала на выходе (от 0,3 до 1 максимальной). Следует увеличить амплитуду входа или уменьшить амплитуду выхода;

103 – невозможно провести адаптацию. Границы диапазона изменения управляющего сигнала не дают увеличить амплитуду сигнала на входе объекта. Следует либо изменить амплитуды, либо сместить уровень управляющего воздействия;

104 – невозможно провести адаптацию. Границы диапазона изменения регулируемого параметра не дают увеличить амплитуду сигнала на выходе объекта. Следует повысить ограничение на входную амплитуду или сместить входной сигнал с границ диапазона регулирования;

105 – невозможно провести адаптацию. Следует увеличить частоту пересчета программы.

В случае нормального завершения адаптации (значение 1 на выходе STS) на выходах KP, KDи KIформируются новые значения соответствующих настроек для регулятора. Для их использования надо присвоить входу REGзначение 10.

При задании жестких ограничений на амплитуду пробного сигнала алгоритм может сформировать сообщение о невозможности подобрать оптимальные настройки. Минимальное значение амплитуды следует устанавливать с учетом разрядности АЦП, коэффициента усиления и инерционности объекта.