Регистрация | Последние сообщения | Персональный список | Поиск | Настройка конференции | Личные данные | Правила конференции | Список участников | Top 64 | Статистика раздела | faq | Что нового v.2.3 | Чат
Skunk Forum - Техника, Наука, Общество » АСУТП »
настройка коэфициентов ПИД регулятора

Версия для печати (настроить)

Новая тема | Написать ответ

Подписаться

Автор Тема:   настройка коэфициентов ПИД регулятора
Nijaz
Junior Member

Сообщений: 1
Откуда: Казань, Россия
Регистрация: Май 2007

написано 10 Мая 2007 13:05ИнфоПравкаОтветитьIP

Делаю ПИД регулятор температуры. Нагреватель управляется контроллером AtMega16. Пассивное охлаждение(нагреватель выключен). Никак не могу определить коэффициенты. Подскажите пожалуйста.

------------------

Chupakabra
Junior Member

Сообщений: 18
Регистрация: Февраль 2007

написано 10 Мая 2007 16:22ИнфоПравкаОтветитьIP

Метод Циглера-Никольса поможет ?

KPY
Member

Сообщений: 341
Откуда: KZ
Регистрация: Май 2003

написано 11 Мая 2007 09:32ИнфоПравкаОтветитьIP

Для регулирования температуры скорее всего ПИД не нужен, достаточно ПИ-закона (у объекта будет наверняка большая постоянная времени). Какой сигнал управления ток/напряжение,ШИМ и в каких границах (4-20мА, 0-10В). За сколько примерно времени нагревается объект? Уставка сколько градусов?

Nijaz
Junior Member

Сообщений: 2
Откуда: Казань, Россия
Регистрация: Май 2007

написано 11 Мая 2007 11:41ИнфоПравкаОтветитьIP


Для регулирования температуры скорее всего ПИД не нужен, достаточно ПИ-закона (у объекта будет наверняка большая постоянная времени). Какой сигнал управления ток/напряжение,ШИМ и в каких границах (4-20мА, 0-10В). За сколько примерно времени нагревается объект? Уставка сколько градусов?


да наверное можно и ПИ. Управляется ШИМ сигналом через реле. На нагревателе в итоге 15 вольт, 15мА. Уставка 40 градусов. нагревается минут 5-7.

Anatol_K
unregistered
написано 11 Мая 2007 16:37  ПравкаОтветитьIP

А вот кто может сказать для какого уравнения ПИД регулятора приведены коэффициенты Циглера Никольса?
для такого Kп + 1/(р*Ти) + (р*Тд) или Кп*(1 + 1/(р*Ти) + (р*Тд)) ?
Nijaz, в вашем случае надо выбрать ПИ со следующим коэффициентами вот по такой формуле
K*((1/p) + Tи) . Ти выбирается сравнимой с постоянной времени вашего объекта регулирования и понятно, что должна быть приведена к такту системы. Величина К - вещь чисто эмпирическая и подбирается экспериментально, с одной стороны , что бы не было "раскачки" системы ни на каких частотах, с другой процесс должен быть максимально быстрым. Пожалуй вся настройка будет заключаться в подборе этого K. А время Ти - попадите в ворота с 20% точностью, все остальное выберется коэффициентом K. Процесс регулирования температуры очень зависит от такого фактора как температура окружающей среды, поэтому использование формул типа Циглера-Никольса хороши для систем в которых параметры объекта регулирования не сильно меняются. Там же где такое происходит, коэффициенты выбираются исходя из наихудших раскладов.

Алексейгость1
unregistered
написано 15 Мая 2007 08:56  ПравкаОтветитьIP

ни чего не понял ...можно как то в динамике ну ттипа таблички по времени значение управляющего, значение параметра.... необязательно детальную лишь бы общий вид представить да и значение максимальные управляющего сигнала и номинальное параметра в студию плиз

Nijaz
Junior Member

Сообщений: 3
Откуда: Казань, Россия
Регистрация: Май 2007

написано 15 Мая 2007 09:55ИнфоПравкаОтветитьIP

Anatol_K а что такое р? Величина рассогласования? и как привести к такту системы? Вы не могли быещё подробней плиз

Anatol_K
unregistered
написано 15 Мая 2007 10:50  ПравкаОтветитьIP

Nijaz, вы написали, что управление у вас производится ШИМ сигналом (Не путать с ЧИМ - частотно-модулированным сигналом!). Думаю, знаете, что ШИМ - это последовательность импульсов, следующих через равные промежутки времени (тактовый период ШИМ) и импульсы эти имеют различную длительность. Длительность этих импульсов линейно связана с сигналом регулирования Tи = k*Up. В вашем случае ваша ШИМ - это включение реле, на время Tи и отключение его на время Tп-Tи, где Тп - период ШИМ. При постоянной времени объекта 2-3 минуты (как в вашем случае) Тп должно составлять не более 2-3 сек, таким образом получаем, что ваше реле будет очень часто клацать, и если учесть, что быстродействие реле ограничено милисекундами, а то и десятком, то точность,которую вы сможете достичь не лучше нескольких процентов. Учитывая,что у вас реле, то и регулятор надо делать релейный, то есть выбрать гистерезисную зону +- 1 градус около уставки 40 градусов и клацать этим реле по простому алгоритму : если меньше 39 - включаем, больше 41 - отключаем.
А что касается ПИ регулятора, то там вам надо не реле ставить а какой нить транзистор, тем более, что ток, через нагреватель, как я понимаю 15 ма. Тогда тут все очень просто. В контоллере определяетесь с периодом ШИМ и вычисляете управляющее воздействие, (которое будет формировать время открытия транзистора при ШИМ) по фомуле ПИ регулятора, например по той которую я привел выше, р - в той формуле - это оператор Лапласа и применительно к данному случаю р - это дифферинцирование а 1/р - интегрирование. Для того, чтобы привести все это к такту ШИМ, следует интегрирование заменить на приближенное дискретное суммирование(хорош метод трапеций) , а Ти разделить на такт системы. Потом вывести разностное рекурсивное уравнение, связывающее выходные отсчеты со входными. Это и будет алгоритм дискретного ПИ регулятора. Если, то что я написал - крайне непонятно, то кроме советов почитать ТАУ я ничего предложить не могу, ну за исключением может быть рекурсивного уравнения.

Добавление от 15 Мая 2007 10:56:

Да - входные отсчеты - это сигнал ошибки, выходные - регулирующее воздействие

KPY
Member

Сообщений: 342
Откуда: KZ
Регистрация: Май 2003

написано 15 Мая 2007 14:01ИнфоПравкаОтветитьIP

Nijaz
Вообще настройка регулятора процесс творческий. В данном случае слишком много неизвестных для того, чтобы точно сказать какие коэффициенты выставить. Зависеть они будут и от средства измерения (термопара-погрешность, термосопротивление - быстродействие), от реалтамовости контроллера, количества задач, выбранного программного обеспечения, правильности расчета нагревателя, температуры окружающего воздуха, требований по точности регулирования.
В вашем случае советую написать небольшую модельку (функцию или процедуру), в той же программной среде где и будет разрабатываться регулятор. В качестве параметра в модель передается сигнал управления, а возвращается накопленное значение температуры. Накопленное потому что при нагреве элемента мощность нагревателя будет интегралом сигнала управления. Необходимо только подобрать поправочный коэффициент, который позволит подогнать модель под реальный объект (так чтобы время выхода на полку у модели и у объекта более менее совпадали). Формула примерно такая
Т(0):= Т(тек)
Т(тек):= T(0)+K(поправ)*U(упр)-0,01

Физ. смысл следующий:
Т(0) – интеграл температуры
Т(тек) – текущее значение температуры
U(упр) – сигнал управления нагревателем (число от 0-20, кол-во импульсов в ШИМ-е равное 1)
0,01 взята с потолка, нужна для того чтобы объект остывал когда сигнал управления 0. Подбирается эмпирически
К(поправ) думаю надо сделать где-то 0,0005 для начала

Вроде так все. Есть еще важный вопрос, регулятор уже написан и нужны только коэффициенты или же проблема в регуляторе как таковом? И на чем пишем?

Anatol_K
Тп должно составлять не более 2-3 сек, таким образом получаем, что ваше реле будет очень часто клацать, и если учесть, что быстродействие реле ограничено милисекундами, а то и десятком, то точность,которую вы сможете достичь не лучше нескольких процентов.
Не согласен. Щелкать будет 2-раза за период ШИМ-а. Я бы вообще взял Тп 5, а то и 10 секунд, этот период разделил бы на 20 (время одного импульса) и регулировал бы ПИ-регулятором енто число в пределах от 0 до 20. Если нагреватель не в несколько раз мощнее чем нужно, думаю прокатит. Пол секунды больше, пол меньше, качество в ТЗ не указано. В любом случае будет точнее чем дискретное управление, в чистом виде, а с транзистором заморочек много. ИМХО.

Anatol_K
unregistered
написано 15 Мая 2007 16:22  ПравкаОтветитьIP

На самом деле моделька там такая
Т(0):= dТ(тек)
dТ(тек): =((Тпост.* T(0) + K(поправ)*U(упр))/(1 + Tпост.)
Т(тек) : = dT(тек) + Tвоздуха
Тпост. - постоянная времени объекта, находится достаточно просто
Твоздуха надо измерить
Останется подобрать поправочный коэффициент, таким образом, чтобы экспонента, описываемая моделью пришла к той же температуре, что и объект при одних и тех же условиях.
А потом, настроив ПИ регулятор по этой модели, можно втыкать его в нагреватель. В общем я такими вещами занимался, совпадает очень даже неплохо.
Ну а если ШИМ пойдет с дискретностью 1/20 от периода, лучше 5 процентов точности мы не получим, мало того такой регулятор влетит в раскачку в районе +-2.5 процента и ему надо тогда делать такую же зону нечувствительности. Так что такой регулятор не будет точнее релейного. ШИМ имеет смысл при дискрете ну уж не менее 1/100 периода, в противном случае проще делать как я говорил релейный алгоритм.

Добавление от 15 Мая 2007 16:30:

да , и Тпост. должна быть приведена к периоду ШИМ, то бишь измеренную постоянную времени в секундах делим на период ШИМ в секундах

Anatol_K
unregistered
написано 17 Мая 2007 11:14  ПравкаОтветитьIP

Часть 1.
Вообще, что такое ПИД и как его настроить, вопрос достачно многим набивший оскомину. А вопрос то все таки интересный. Почему, казалось бы по истечении около 70 лет со времен этого Циглера-Николса, который преподнес всему прогрессивному человечеству свой знаменитый метод расчета коэффициентов ПИД-регулятора, до сих пор идут дебаты, проводятся исследования, рисуются кривые, пишутся огромаднейших размеров формулы, задаются одни и те же вопросы. А казалось бы, возьми ты разгонную кривую, да вычисли эти коэффициенты и "шляпа в деле". Ан нет не так то все тут просто. Я вот задался как то вопросом, а почему собстно я должен брать какие то потолочные коэффициенты и вслепую их потом подстраивать, так скть на практике оттачивать свою интуицию, прочувствовать так скть нутряным своим существом значения этих коэффициентов. И видел и сам пробовал, что любой ПИД можно настроить по наитию, не понимая сути. Полупьяный киповец, имеющий едва 8 классов образования, не имеющий даже отдалленного представления о таком разделе инженерной науки, как ТАУ, приходит и дрожащими с похмелья пальцами вводит цифирьки и добивается устойчивости и быстрой реакции регулирования. Пьяный пид-волшебник? Или пид-экстрасенс? Будучи радиоинженерного образования старой советской закалки, где нас по не хочу накачивали математикой линейных электрических цепей и теориями систем с обратной связью, меня просто взорвало. Почему, имея такой добротный математический багаж и зная детальные принципы построения различных систем автоматического регулирования, я не могу понять, как человек без образования может настраивать систему регулирования, которая требует знания хотя бы элементарной математики, и эти его настройки держат систему в положенном допуске? А ? Не задавались таким вопросом? Вот тогда я и решил провести некоторое техническое расследование. Суть расследования заключалась в следующем - проанализировать, приводимые в литературе формулы для расчета ПИД-регуляторов, найти в них суть и замысел по которому вычисляются коэффициенты, далее взять реальный объект с ПИД-регулятором, выяснить методу ПИД-регулирования (то бишь формулу по которой конкретный регулятор работает), посмотреть какие же коэффициенты выставил там тот или иной киповец и в какой степени опьянения, потом все это пересчитать и сравнить с как бы "теоретической" литературой и самому настроить по этой литературе..... Сравнив результаты .... Ну етыть, ну прямо глаза на лоб полезли ... ну кроме мата ничего на ум не шло ... ну волшебники мать их за ногу. Пришел к выводу - 80% талмудических томов по ТАУ, в которых одни формулы, а нет сути - в топку! Они - суть жэсть и бояны! Это касается не только нашенских литераторов, но и зарубежников. Нормальная и элегантная, на мой взгляд,лапласовская теория операторного анализа ответила на многие вопросы и раскрыла "секрет" волшебников-киповцев. Что там за секрет? Нет там никакой интуиции и никакого чуда.
(кому интересно, продолжение в следующей части).

алексейгость1
unregistered
написано 17 Мая 2007 11:23  ПравкаОтветитьIP

Anatol_K
Давай еще...я тоже в свое время вывел ряд очень упрощеных уровнений для себя так сказать ....НО про ПИД ты помойму слишком....П и ПИД регуляторы легко отстраиваютса "по наитию" ПИД - черевато.

Добавление от 17 Мая 2007 11:25:

опечатка П и ПИ ....

Nijaz
Junior Member

Сообщений: 4
Откуда: Казань, Россия
Регистрация: Май 2007

написано 17 Мая 2007 12:33ИнфоПравкаОтветитьIP

Anatol_K
Я задумывал так: с термодатчика поступает температура на контроллер которая сравнивается с уставкой. И по определенной формуле вычисляется длительность ШИМ сигнала. Изменение длительности импульса происходит за счет записи в регистр сравнения числа от 0 до 255. Получется формула для ПИ регуляции должна выдавать число от 0(т.е.напряжение 0) до 255. Пишу программу на языке с. можете помочь с функцией для моей программы и с настройкой такой системы

Dmitry M. Gaidash
Member

Сообщений: 206
Регистрация: Сентябрь 2005

написано 17 Мая 2007 13:07ИнфоПравкаОтветитьIP

Позволю себе дать ссылочку с другого форума - ссылка

Anatol_K
лапласовская теория операторного анализа ответила на многие вопросы и раскрыла "секрет" волшебников-киповцев
Ну вообще-то мы этот "секрет" используем на моей памяти лет 5 Я даже где-то тут выкладывал кусок документа с рекомендациями по настройке ПИД-контуров.

blackpitch
Junior Member

Сообщений: 13
Откуда: Россия, Тула
Регистрация: Ноябрь 2006

написано 17 Мая 2007 14:06ИнфоПравкаОтветитьIP

Как я понимаю речь идет о цифровом ПИД регуляторе!
Попробуй просмотри книжецу Мазурова: Теоретические основы построения эффективных АСУ ТП
ссылка
Я по ней делал систему управления ПИ-ПИД ДПТ по якорю (лабораторный стенд)! Работает великолепно, кстати там же написано, каким образом определить коэф. ПИ, ПИД регулятора.

Anatol_K
unregistered
написано 17 Мая 2007 16:19  ПравкаОтветитьIP

blackpitch, ну эту книжицу Мазурова я уже давно всю перелистал и перепрочитал. Ответов на вопросы, возникающих на практике она мало дает. Да и речь не идет только о цифровых регуляторах. Надо сначала уяснить что же делает аналоговый ПИД регулятор и почему разные авторы приводят различные методики вычисления коэффициентов, ну вот к примеру. При вычислении скажем времени изодрама для ПИ-регулятора у Цигера Никольса отправной критерий время задержки объекта, а у того же Мазурова - постоянная времени объекта, а ведь формулы ПИ закона то одинаковы, если их детально рассмотреть? И что занятно, если Tзад и Тпост разнятся до сотни раз, то и время мзодрома там и там в десятки раз разнятся. И оба работают ! И великолепно работают! Пробовал и то и то и загадку в общем отгадал и разгадка оказалась простой.
Dmitry, да как то было, что то даже я по вашей документации читал. Подход у вас - компенсация инерции объекта (извиняюсь, если не путаю вас с кем то другим). Но это не единственный подход. Ну а вообще, я не 5 лет пользуюсь операторным анализом, а всегда, сразу после окончания института 20 лет назад, и на основе его построил собственную методику цифрового моделирования динамических процесоов. Но ссылочку про сказочку вы выдали отпадную! Сэнкс. Очень толково, хотя у Циггера-Никольса в формульном вычислении коэффициентов ПИД очень четкая модель(эта не та, которая ФНЧ с задержкой, у него другая) , аппроксимирующая, объект, и тут никаой "потолковщиной" вообще не пахнет. Так он решил и видимо осмысленно выдал формулы для времени изодрома и времени дифферинцирования.
Nijaz, так вы все таки определитесь, что у вас там за формула вычисления "длительности ШИМ сигнала" и какая "функция для моей программы" вас интересует? Поймите тут не важен ваш язык "с." и детальное его знание. Язык лишь инструмент и то что вы на нем что то пишите, делу "ПИ-регуляции" ну никак не поможет. Вы никак не можете сформулировать исходные данные вашего регулятора, путаете формулы с функциями, напряжение с импульсами, ток с реле. А ведь вам уже всю методу тут описали. Бери ее и настраивай.

blackpitch
Junior Member

Сообщений: 14
Откуда: Россия, Тула
Регистрация: Ноябрь 2006

написано 21 Мая 2007 08:44ИнфоПравкаОтветитьIP

Anatol_K
А я и не говорил, что ее одной достаточно! Это всего лишь дополнительный источник знаний ;-)

CoolBassNik
unregistered
написано 22 Августа 2007 12:18  ПравкаОтветитьIP

Всем привет!Я сам делаю ПИД регулятор на нагреватель.. Вот єта статья мне очень помогла ! советую вникнуть ! там и описано как определить коєффициенты П;ПИ;ПИД- регуляторов . Если вычислять по формуле ,указаной там то и расчеты все вроде верные.
Ну , по крайней мере у меня получился "ПИ"- регулятор.В настоящий момент доделываю под ПИД.
Ссылка на статью:http://icm-tec.com/main1_10.htm

Добавление от 22 Августа 2007 12:26:

Вот еще... к дополнению: http://logic-bratsk.ru/radio/pid/irt/main1_8.htm

ZIV
unregistered
написано 23 Августа 2007 13:51  ПравкаОтветитьIP

То Anatol_K
Ну так где же продолжение?

Ваш ответ:

Коды форума
Смайлики


Ник:    Пароль       
Отключить смайлики

Все время MSK

Склеить | Разбить | Закрыть | Переместить | Удалить

Новая тема | Написать ответ
Последние сообщения         
Перейти к:

Свяжитесь с нами | skunksworks.net

Copyright © skunksworks.net, 2000-2018

Разработка и техническая поддержка: skunksworks.net


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика