Автоматическое регулирование Опции

[Destr]

Уважаемые специалисты, помогите пожалуйста начинающему освоить автоматическое регулирование.
Вопрос заключается в следующем:
Имеется емкость, в которой необходимо поддерживать заданный уровень жидкости.Через одну трубу жидкость поступает в емкость, ее поток не регулируется. Через другую жидкость сливается, регулируется двигателем, который управляется преобразователем частоты. Частота преобразователя задается через контроллер, путем задания целого значения от 1 до 32768. Так вот мне не понятно как связать это значение, задающее работу преобразователя, со значением управляющего воздействия, получаемого из формулы ПИД регулирования.
Очень надеюсь на вашу помощь по такому дилетантскому вопросу.

[LordN]

Простите, нельзя ли пояснить написанное подробнее?

если в двух словах -

Наличие запаздывания ухудшает запас устойчивости системы.

но само по себе запаздывание решающей роли не играет. играет только отношение.
мысленно представьте себе что получится, если переходная характеристика системы представляет собой функцию хевисайда сдвинутую на некое время(идеальная линия задержки). правильно, получим генератор меандра или систему с нулевым запасом по устойчивости.

Попытаться все же стоит. Наличие запаздывания ухудшает запас устойчивости системы. Выхода здесь два - можно попытаться вставить экстраполятор, который уменьшит скорость нарастания фазового сдвига в активной области частот. Либо уменьшить коэффициент петлевого усиления и и сделать очень малым (либо вообще обнулить) коэффициент усиления при интеграторе.

насчет второго варианта - может получиться, а может и не получится.
первый же вариант - это уже не ПИД. хотя именно так и поступают в этом случае. используют регуляторы работающие по мат.модели системы. мат.модель может быть записана в "явном" виде в структуру регулятора, а может каким-либо образом вычисляться "на ходу" - такой регулятор называют экспертной системой. но это уже не ПИД.

[NickNich]

но само по себе запаздывание решающей роли не играет. играет только отношение.

Роль, и часто - главную, играет как раз запаздывание. Т.к. наличие запаздывания внутри объекта регулирования, измерительного звена или в любом другом месте распространения сигнала ошибки может сделать замкнутую систему неустойчивой. Я пишу "может", т.к. если принять специальные меры то потери устойчивости удается избежать. За счет увеличения динамической ошибки, колебательности и т.д. (т.е. не бесплатно).

мысленно представьте себе что получится, если переходная характеристика системы представляет собой функцию хевисайда сдвинутую на некое время(идеальная линия задержки). правильно, получим генератор меандра или систему с нулевым запасом по устойчивости.

Не удачный пример. Я его истолкую так - объект регулирования представляет собой идеальную задержку и включен в замкнутый контур регулирования через ПИД-регулятор. Правильным выбором коэффициентов при пропорциональном и интегрирующем звеньях можно получить устойчивую систему. Можно даже попытаться настроить под заданную колебательность, если задержка не очень велика. Но можно и генератор меандра из этой системы сделать....

первый же вариант - это уже не ПИД. хотя именно так и поступают в этом случае.

ПИД и еще какой...
При проектировании ПИД-регуляторов хорошим тоном считается не задавать дифференцирующее звено в чистом виде (да это и не возможно), а задавать его в виде последоавтельно соединенных дифференцирующего, усилительного и одного или двух апериодических звеньев. Апериодическое звено сдесь - для завала производной в области высоких частот, чтобы не усиливались шумы системы. Если экстраполятор имеет передаточную функцию вида (1+t1*s)/(1+t2*s) - просто вносит опережение по фазе в некотором диапазоне частот, то включение такого звена последовательно с ПИ-регуляторор в сумме дает полноценный ПИД. Нужно только коэффициенты пересчитать...

используют регуляторы работающие по мат.модели системы. мат.модель может быть записана в "явном" виде в структуру регулятора, а может каким-либо образом вычисляться "на ходу" - такой регулятор называют экспертной системой. но это уже не ПИД.

"Экспертные системы" - это что-то из области абстрактного ИТ, баз данных и языка джава. В автоматике такие системы называют адаптивными, самонастраивающимися и т.д. Кстати и там применяются ПИД-регуляторы. Просто коэффициенты этих регуляторов переменные а отдельно сформированный блок адаптации эти коэффициенты постоянно обновляет, исходя из выхода регулятора, выхода системы и т.д.

Большинство методов настройки ПИД-регуляторов получено из предположений о структуре математической модели объекта регулирования. Например самый первый метод - Циглера-Николса был вообще придуман двумя менеджерами по продажам(!!!!! вот такой он - офисный планктон) для объекта управления в виде апериодического звена с запаздыванием...