ПИД-регулятор Программа для ПЛК на языке SFC Переходная характеристика электроплиты вулканизатора и ПИД П, Пи, ПД, ПИД - законы регулирования Характеристики ПИД регулятора.
Дискретный ПИД- регулятор. Клиначёв Николай Васильевич. Задачи проектирования дискретных ПИД- регулятора и коррекции подобны. В непрерывном варианте между устройствами есть отличие: регулятор должен содержать активные элементы – операционные усилители (ОУ), позволяющие усиливать сигналы, а коррекция может быть выполнена на пассивных элементах (RC- цепи). В дискретном же варианте устройства неразличимы – могут состоять из трех микросхем включенных последовательно (АЦП, цифровой сигнальный процессор (DSP), ЦАП).
И регулятор и четыре основные вида последовательных корректирующих устройств описываются передаточной функцией (ПФ) не выше второго порядка. Следовательно, достаточно составить одну программу цифрового рекурсивного фильтра второго порядка для DSP и менять в зависимости от задачи пять – семь констант программы – коэффициентов z- ПФ. Для более качественного восприятия дальнейшего изложения вы можете посмотреть небольшие теоретические пояснения, а так же вашему вниманию предлагается методика составления разностных уравнений (РУ) и программ, реализующих z- ПФ на ЦВМ. ЭТАП 1 – Синтез ПФ непрерывного ПИД- регулятора.
Пусть имеется модель объекта (Plant, рис. Woc) параметры которых нам заданы. Задача синтеза непрерывного ПИД- регулятора сводится к настройке его параметров – коэффициента усиления пропорционального канала и сопрягающих частот интегрального и дифференциального каналов. Для ее решения следует использовать инструментарий итерационного подбора параметров программы Vis. Sim – блоки . Для сравнения результатов итераций следует составить функцию из блоков программы Vis. Sim, которая представляет собой классическую улучшенную интегральную оценку качества переходного процесса (составной блок .
- В моей программе это будет настраиваемый из EEPROM параметр.
- Когда-то написал программку для расчета настроек ПИД - регуляторов в одноконтурных САР. Писал программку что называется "для.
- Рассматриваются примеры программ расчетов, которые приходится выполнять при настройке ПИ и ПИД регуляторов по переходным характеристикам .
Метки: CoDeSys, PID, ПИД регулятор Раздел: Программы ПЛК. Задача: в сушильном шкафу необходимо поддерживать определенную температуру.
ЭТАП 2 – Переход к эквивалентной дискретной ПФ ПИД- регулятора. Осуществим замену модели непрерывного ПИД- регулятора (построенного на элементарных блоках) одним эквивалентным блоком . Для выполнения этой операции надо знать коэффициенты полиномов числителя и знаменателя его ПФ, а так же коэффициент усиления (семь цифр). Для этого выделим настроенный блок непрерывного ПИД- регулятора и воспользуемся инструментарием пакета Vis.
Sim для получения информации о ПФ (Menu - > Analyz - > Transfer Function Info). В результате будут показаны два окна (см. В первом окне – все требуемые коэффициенты. Transfer Function. Gain 4. 7. 6s^n. Numerator. Denumerators^1s^2s^3. Рис. 2. Во втором окне – корни полиномов числителя и знаменателя – нули и полюсы соответственно (корни квадратных уравнений).
Заметим, что появление комплексных корней возможно, но не необходимо для регуляторов и всех основных видов коррекции. В дальнейшем может потребоваться разложение z- ПФ на элементарные дроби (для написания программ функционирующих на параллельно работающих ЦВМ) или на элементарные дроби (для контроля промежуточных координат). В этих случаях комплексные корни могут помешать. Те эту ситуацию вы должны предвидеть и при необходимости вам следует вернуться к первому этапу синтеза. Zeros and Poles. Zeros.
Poles(- 3. 6. 05,0)(- 1. Рис. 3. Промежуточный итог второго этапа продемонстрирован на рис.
Сравните с рисунком 2. Данный блок включите вместо регулятора, установите метод интегрирования – Euler и подберите минимальную частоту моделирования по существенному визуальному ухудшению переходного процесса. Для данной системы это 2. Гц. Рис. 4. Откройте окно свойств блока .
ПФ к дискретной форме (Convert S- > Z). Вам будет предложено выбрать период дискретизации. Установите его равным шагу моделирования или меньшим в 2.
Результат преобразования показан на рис. Проконтролируйте неизменность вида переходного процесса. Рис. 5. ЭТАП 3 – Выбор структурной схемы (алгоритма программы) и получение РУ цифрового ПИД- регулятора. В этом, демонстрационном примере не будем проектировать регулятор, реализуемый на параллельно функционирующих ЦВМ (для быстродействия) или адаптированный для независимого подбора полюсов и нулей (настраиваемый). Таким образом, из трех широко распространённых алгоритмов программ реализующих z- ПФ мы выбрали . Определимся с его модификацией, использующей два буфера, как наиболее наглядной.
Поскольку непосредственный алгоритм не требует разложений z- ПФ, сразу запишем РУ для оригиналов.(*)y. K=1), по которой можно построить z- ПФ любого порядка.
Рис. 6. При манипуляциях с коэффициентами полиномов числителя и знаменателя дискретных фильтров следует воздержаться от округлений – переход от изображения Лапласа к Z- изображению описывается свертыванием правой полуплоскости . При подобном ограничении можно увеличить все коэффициенты z- ПФ так, чтобы вес дробных остатков коэффициентов был незначителен, и корни остались прежними.
Среди примеров программы Vis. Sim вы найдете решение этой локальной задачи. Если вами будет выбран другой алгоритм программной реализации z- ПФ и потребуется разложение последней на множители или на элементарные дроби, не обязательно его выполнять для дискретной ПФ. Разложить можно и непрерывную ПФ (нули и полюсы известны – рис. При этом вы будете освобождены от расчетов и избежите неприятных манипуляций с .
Составление программы выполняющей расчет рекурсивного уравнения (*) обычно не вызывает затруднений, если ЦВМ имеет команды деления и умножения чисел (желательно с большой мантиссой и плавающей точкой). В табл. 1 и 2 представлены программы рекурсивного цифрового фильтра второго порядка.
Они написаны на языках C++ и Паскале в средах разработки Borland C++Builder 4 и Borland Delphi 4 в соответствии с технологией создания моделей пользователя для программы Vis. Sim. При трансляции получается файл pid. При записи коэффициентов РУ (*) в параметры блока и стробировании частотой 2. Гц – это и будет модель искомого дискретного ПИД- регулятора. Рис. Файл pid. cpp#include < math. EXPORT3. 2 . Файл pid. In. Vector = array .
На этом этапе сказывается нехватка инструментария пакета Vis. Sim. Для моделей пользователя недоступны все выды анализа (возможна только симуляция движения). Можно включить дискретный ПИД- регулятор (рис. В опыте будет подтверждено относительное соответствие высокочастотной части ЛАЧХ, те работоспособность П & Д- каналов регулятора, но не интегрального, который при наличии в системе статических звеньев с большими коэффициентами усиления не определяет заметные глазу изменения вида переходного процесса. Можно конечно проверить, как регулятор отрабатывает ошибку в установившихся режимах движения при изменении задания с постоянной скоростью, ускорением, приращением ускорения, но мы поступим иначе – используем возможность пакета Vis. Sim включать в модель блоки пользователя. Библиотека Az. Fq.
Rsp. dll позволяет выполнить виртуальные измерения ЧХ систем (блоки . Частотные характеристики разработанной программы ПИД- регулятора (блок . ЛАЧХ & ЛФЧХ исходного непрерывного ПИД- регулятора получены с помощью инструментария программы Vis. Sim и демонстрируются на нижних графиках. Результаты вполне удовлетворительны.