Исследование настройки пид-регулятора в simulink matlab




Резванова София Фаритовна

ГАО СПО Кумертауский Горный Колледж

Аннотация: Эффективность автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) определяется производительностью работы производства. Отмеча-ется, что во многих отраслях промышленности используются регуляторы, функционирую-щие по пропорционально - интегрально-дифференциальному закону управления, получившие название ПИД-регуляторы. Настройка АСУ ТП является достаточно трудоемкой задачей, поэтому актуальным вопросом остается вопрос выбора метода настройки. В статье ис-следуется один из методов настройки АСУ ТП при помощи пакета Nonlinear Control Design (NCD) программы Simulink MatLab.

Ключевые слова: нелинейная система; синтез ПИД-регулятора; система автоматического управления; частотный метод.




Библиографическое описание:  Резванова С.Ф. ИССЛЕДОВАНИЕ НАСТРОЙКИ ПИД-РЕГУЛЯТОРА В SIMULINK MATLAB [Текст] // Перспективы развития научных исследований в 21 веке: сборник материалов 7-й международной науч.-практ. конф., (г. Махачкала, 28 февраля, 2015г.) - Махачкала: Издательство "Апробация", 2015 – C.47-50


В настоящее время на любом технологическом производстве используются системы автоматического управления (регулирования). Эффективность автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) определяется производительностью работы производства. Отмечается, что во многих отраслях промышленности используются регуляторы, функционирующие по пропорционально-интегрально-дифференциальному закону управления, получившие название ПИД-регуляторы. Настройка АСУ ТП является достаточно трудоемкой задачей, поэтому актуальным вопросом остается вопрос выбора метода настройки. В статье исследуется один из методов настройки АСУ ТП при помощи пакета Nonlinear Control Design (NCD) программы Simulink MatLab.

Обоснована необходимость в применении новых методов при проектировании САР [1]. Структурная схема САР имеет следующий вид, представленный на рисунке 1.

 

 

ПИД-регуляторы используются для управления динамическими процессами с изменяющимися в широких диапазонах параметрами и подверженными воздействию неконтролируемых возмущений в АСУ ТП. Несмотря на широкое распространение, данный вид регуляторов является не простым в настройке, так как необходимо осуществлять поиск по трем параметрам: пропорциональной k p, интегральной k i и дифференциальной k d составляющим. Передаточная функция этих регуляторов обычно представляется следующим образом:

 

Во-вторых, для исследования необходимо задать требуемые ограничения во временной области на любой сигнал оптимизируемой системы. Настраиваемыми (оптимизируемыми) параметрами являются коэффициенты ПИД-регулятора, а ограничения, накладываемые на переходную функцию, сформулируем в виде требований: максимальное перерегулирование – не более 15%; время нарастания – 15 с; длительность переходного процесса – не более 25 с.

На рисунке 3 представлен переходный процесс системы управления после настройки ПИД-регулятора по методу Циглера-Никольса. Моделирование в данном случае проводилось для номинальных значений коэффициентов 1 a1 и a2 и при начальных значениях параметров оптимизации

 

На графике легко заметить, что границы контролируемого сигнала, установленные по умолчанию, не соответствуют заданным ограничениям, поэтому изменим их. Далее необходимо указать неопределенные переменные ОУ и параметры, подлежащие оптимизации (рисунок 2).

 

В данной статье представлен метод оптимальной настройки системы с ПИД-регулятором. Пакет Nonlinear Control Design обеспечивает настройку регулятора на заданные требования, предъявленные к переходной характеристике системы управления. Проведенная параметрическая оптимизация системы с ПИД-регулятором с учетом заданных ограничений позволяет определить оптимальные значения коэффициентов регулятора , и регулятора, соответственно, равные, p k i k d k

 

 

 Список литературы:

1. Елисеева А.А., Малышенко А.М. О проблемах создания и эксплуатации эффективных систем автоматического регулирования технологическими процессами // Молодежь и современные информационные технологии: Сборник трудов VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Томск: СПБ Графиск, 2009. – т. 2. – С. 28–29.

2. Елисеева А.А., Малышенко А.М. Анализ методов настройки параметров ПИД-регулятора // Молодежь и современные информационные технологии: Сборник трудов VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Томск: СПБ Графиск, 2009. – т. 2. – С. 30–31.

3. Елисеева А. А., Малышенко А. М. Исследование метода автоматической настройки промышленного ПИД-регулятора // Технологии Microsoft в теории и практике програм-мирования: Труды 6 Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспи-рантов и молодых ученых. – ТПУ, 2009. – С. 45–46.

Предстоящие заочные международные научно-практические конференции
XVII Международная научно-практическая конференция «Теоретические и практические проблемы  развития современной науки»
XVII Международная научно-практическая конференция «Теоретические и практические проблемы развития современной науки»
XIX Международная научно-практическая конференция «Научный поиск в современном мире»
XIX Международная научно-практическая конференция «Научный поиск в современном мире»
XVIII Международная научно-практическая конференция «Научный поиск в современном мире»
XVIII Международная научно-практическая конференция «Научный поиск в современном мире»