Опять ПИД регулятор- дифференциальная составляющая, озадачен различиями мпри переходе от аналогового к цифровому регулятор Опции

[Serj78]

Пид регулятор на измение сигнала с датчика
(резкое , почти ступенчатое) иногда (не всегда!) выдает 3-4 колебания., потом процесс стабилизируется.

Постоянная времени собственных колебаний-объекта регулирования
0.9с, запаздывание управляющих воздействий- 200мс

это "голый" контур. потом поверх" навешиваются"
поправки коэффициентов от блока анализа внешних условий работы.

Колебания происходят даже тогда когда все поправки выключены и коэффициенты постоянны и условия работы не меняются.

критерии настройки считались по Зиглеру- Никольсу, т.е измерялся
критический коэфф. усиления в различных режимах
и период установившихся колебаний.


При анализе было видно, что при затухающих колебаниях выходной сигнал регулятора имеет
очень большую амплитуду.
Основным звеном которое дает вклад к такому резкому выходному является дифференциальное звено. Однако если его постоянную времени ( коэффициент передачи ) убавлять,чтобы колебаний в переходном процессе не возникало- тогда появляются колебания сверхнизкой частоты- примерно 8-10с то есть 9-11 периодов собственных колебаний объекта.

Я подумал что я как-то не так считаю скорость изменения сигнала с датчика для выявления его
дифференциальной составляющей.

При внимательном изучении разнообразных источников пришел у выводу, что имеются различия между "пропорциональными" например на операционниках и дискретными регуляторами.

Если рассматривать классическое дифференцирующее звено на RC- цепочке
например, то видно что ПОСЛЕ того как прошел фронт сигнала
через него , конденсатор разряжается через резистор с постоянной времени кратной RC
и оставляет после себя какой-то "след" в выходном сигнале, даже тогда, когда скорость входного сигнала равна 0.
Здесь слова "постоянная времени" еще имеют "временной" смысл.
, В дискретном варианте как мне кажется это получается фактически коэффициент передачи на выход "скоростной" " составляющей входного сигнала.


В дискретном же виде , например в атмеловском апноуте (AVR211), в качестве критерия скорости берется разница между двух отсчетов сигнала с датчика, или ошибки. то есть после прекращения изменения сигнала на входе дифференциальная составляющая резко обрывается
( время ее действия составляет 1 отсчет)

Верно ли это?

может имеет смысл имитировать
реальный конденсатор?

также нашел у себя некоторый глюк- дифференциальная составляющая для уменьшения пульсаций во выходном сигнале бралась не за 1 отсчет (20мс) а за 10 что приводило к некоторым задержкам фазы в дифф сосотавляющей .

Соответственно и минимальное время "выдачи"
дифф. составляющей в выходном сигнале
было 200 мс.

[Serj78]

2 LordN : а что это за журналы, поподробнее можно? у них есть сайт?


Тангаж при автоматизированном управлении задается дискретно: вверх - + 20 градусов, вниз -12.
при резкой перекладке и возникают колебания.
Установившийся режим- не обязательно 0. При наборе или снижении также нет колебаний. (при наборе регулятор "антисваливания" также выводит двигатель на полный газ, если воздушная скорость упала ниже минимальной для этого угла).

Сцылку видел уже, довольно давно, меня она убедила в простоте алгоритмов для "больших" автопилотов, фактически ПД по крену и тангажу, и ПИД по курсу

А как выглядит передаточная функция в общем виде для нашего случая и как ее можно измерить? я считал, что это очень сложно- получить ее в явном виде, поэтому и сделал упор на Зиглера с Никольсом - я думал что эта методика этакая универсальная и применима почти для всех объектов, где ПИД может работать , и еще- практически везде в фирменных автопилотах используются ПИД регуляторы... другое дело что коэффициенты надо разные для разных режимов- но это уже отдельная тема ...

[NickNich]

Тангаж при автоматизированном управлении задается дискретно: вверх - + 20 градусов, вниз -12.
при резкой перекладке и возникают колебания.

Т.е. управление соответствует тому, что к текущему значению угла тангажа прибавляется 20 градусов и это подается на решулятор? Тогда поведение вполне объяснимо - в системе начинается переходный процесс, т.к. задающее воздейсвтие представляет собой обычную ступеньку. Тут есть несколько вариантов выхода. Первый - пересчитать коэффициенты регулятора так, чтобы колебания были полностью задемпфированы. Для этого понадобится информация о количесвтенных значениях параметров передаточной функции БПЛА. Второй - сделать переход на заданный режим тангажа более плавным, лучьше - непрерывно дифференцируемым. Тогда все переходные процессы будут связаны со скачками в старших (второй и выше) производных задающего сигнала.

Установившийся режим- не обязательно 0. При наборе или снижении также нет колебаний. (при наборе регулятор "антисваливания" также выводит двигатель на полный газ, если воздушная скорость упала ниже минимальной для этого угла).

Т.е. установившийся режим - это полет с постоянным или медленно меняющимся тангажем? Отсутствие колебаний в этом режиме укладывается в содержание абзаца, написанного выше.

Сцылку видел уже, довольно давно, меня она убедила в простоте алгоритмов для "больших" автопилотов, фактически ПД по крену и тангажу, и ПИД по курсу

На самом деле по тангажу там тоже ПИД, т.к. управление делается по углу атаки, этот угол связан с углом наклона скорости к горизонту, а их сумма равна углу тангажа (это все при наличии стабилизации по крену). Лучший совет здесь - найдите учебник по механике полета, посмотрите как там описываются контура стабилизации. Например - какая-нить из книг Боднера В.А. "Теория автоматического управления полетом" или "Системы управления летательными аппаратами".

А как выглядит передаточная функция в общем виде для нашего случая и как ее можно измерить?

В первом приближении передаточная х-ка выглядит как у колебательного контура - колебательное звено с затуханием. Коэффициенты подбираются по измеренным значениям входа и выхода, чтобы отклик модели на измеренное входное воздействие был максимально похож на измеренный отклик реальной системы. Более подробно -см. книжки выше.

У вас же есть расчетчики, которые Вам планер считают? Попросите их, пусть они напишут систему уравнений (с численными коэффициентами) связывающие отклонение рулей с углом тангажа. А потом его линеаризуют - вот и будет у Вас нулевое приближение передаточной функции БПЛА.