Быстрый ПИД-регулятор, На отрезном станке. Новичёк просит помощи. Опции

[Daedal07]

Добрый день!

С ПИД-регуляторами ранее дела не имел, прошу помощи по теории и практике ПИД- регулирования.
Во-первых, пожалуйста, подскажите хорошую книгу по дискретным ПИД-регуляторам, по тому, как составить модель объекта регулирования, как настроить коэффициенты регулятор.
Во-вторых, подскажите по глупым вопросам конкретной системы с дискретным ПИД-регулятором.
ПИД-регулятор управляет вращением ножей отрезного станка.
По линии бежит полотно, его надо резать на листы определённой длины. На линии стоит энкодер, которым измеряется скорость линии.
У ножа тоже стоит энкодер, по которому измеряется текущее положение ножа и скорость.
Точка реза ножа определена, алгоритм повторяется после каждого реза с этой точки.
Алгоритм работы контроллера, в состав которого входит ПИД-регулятор, показан на рисунке.
Работа ножей состоит из четырёх этапов:
торможение, пауза, разгон, коррекции средней скорости.
На этапе коррекции должен работать ПИД-регулятор.
Этап коррекции занимает, в среднем, от 0,5с до 1,5с.
Я не знаю, много это или мало, но эту величину можно менять за счёт изменения времени паузы ножа.

С теорией ПИД-регулирования у меня пока очень плохо.
Пока знаю, что для того, чтобы рассчитать коэффициенты ПИД-регулятора, нужно составить модель объекта управления, т.е. ножа в моём случае. Как это сделать я не знаю.
У меня есть возможность проводить измерения на реальном объекте и смотреть результаты регулировки на ПК в режиме реального времени, сохранять их и анализировать.
Для реализации была выбрана следующую формулу дискретного регулятора:

Код

U(n)= Kp*e(n)+Ki*∑e(n) + Kd*[e(n)-e(n-1)]

Ознакомился с двумя методами Циглера-Николса, но для них у меня не хватает знаний.
Для одного метода я не знаю, как получить реакцию объекта управления на ступенчатое воздействие, по которому определяется параметры, участвующие в расчёте Kp, Ki, Kd.
Для другого метода, по которому измеряются собственные колебания объекта, находящегося на границе устойчивости, у меня нет понимания, как эти колебания измерить, потому что нож находится в режиме ПИД-регулирования не всё время вращения, а только ближе к концу каждого оборота.
Я смогу ввести нож в режим, когда он вращается с постоянной скоростью и всегда находится в режиме ПИД-регулирования. Далее, я переведу ПИД-регулятор в П-регулятор и получу колебания, измерю их период.
Но у меня сомнения следующего рода:
В реальности нож будет работать в другом режиме, т.е. на других скоростях и время на регулирование – это не время полного оборота, а половина, в лучшем случае. Подойдут ли полученные таким способом коэффициенты для реальной работы?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[somebody111]

InstaSPIN

Могу сказать даже больше - я его использовал для управления 30кВтным движком. Туда правда надо вдуть параметры асинхронника, а конкретнее индуктивность намагничивания, индуктивность рассеивания и сопротивление ротора. Последнее плывет от температуры, что приводит к снижению максимального электромагнитного момента. В качестве хобби - годиться, в качестве основы для мощного промышленного привода - нет. Я много и долго занимался вопросами управления двигателями на основе различных наблюдателей и даже добивался,что они начинали работать как положено....там целая пропасть между теорией и практикой. Чем проще система - тем жизнеспособнее она. Сложные системы управления требуют индивидуальной настройки. Если я сделал 60 приводов по всей стране, мне на каждый ездить и неделями настраивать? Я как-то на 2 месяца уехал на крайний север настраивать свой привод с наблюдателем. С тех пор прочтение научных статей, начинающихся с фразы "Пусть объект управления описывается системой" или "наблюдатель" без подробного описания технической реализации (реальная программа, реальный алгоритм, уравнения в дискретной форме, как определить параметры наблюдателя) я даже не читаю - их надо дорабатывать...много и долго. Ради интереса возьмите частотник с движком на киловат 20 и составьте модель в матлабе. Засеките время, которое вам понадобиться, чтобы добиться равенства результата моделирования и с реальными. Как только данных совпадут на 99% - считайте, что вы реализовали настоящий наблюдатель, который для одного двигателя будет работать в лабораторных условиях и проанализируйте, как повторить эти эксперименты на реальном объекте в полевых условиях(там-то движок другой и его от редуктора уже не оторвать, т.е. про опыты хх и кз можно забыть, так же забыть про хитрые алгоритмы "покачать" ротор). Это и есть разница между математикой, где надо что-то на бумаге доказать, и техникой, где надо сделать и ничего доказывать не надо. У ТСа задача - сделать, а не доказывать оптимальность управления вертелкой. Я вообще не понимаю, зачем ПИД для этой задачи. П-регулятора здесь достаточно
.

Сообщение отредактировал somebody111 - Apr 4 2017, 12:42

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexandrY]

В качестве хобби - годиться, в качестве основы для мощного промышленного привода - нет. Я много и долго занимался вопросами управления двигателями на основе различных наблюдателей и даже добивался,что они начинали работать как положено....там целая пропасть между теорией и практикой.

InstaSPIN у TI идет без исходников, поэтому такой опыт мало пользы дает.
Надо самому углубляться в теорию и строить его структуру в Matlab-е.
Иного пути нет.

Но ADRC позволяет делать настройку всего одним параметром. Это многократно проще настройки PID