ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПИД-РЕГУЛЯТОРОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Авторы
Файлы

Ушкин И.С. Шумилкин А.А. Адилов Р.М. Статья в формате PDF 339 KB

Для снижения энергопотрeбления в системах контроля параметров микроклимата в жилых помещениях (температуры, влажности, освещенности) необходимо использовать средства автоматического регулирования данных параметров. Комплекс средств регулирования, как правило, состоит из датчиков параметров микроклимата, системы обработки данных и исполнительной системы. Датчики параметров микроклимата определяют текущее значение параметров. Система обработки данных определяет величину управляющего сигнала для исполнительной системы, которая тем или иным способом изменяет регулируемые параметры микроклимата.

Для более качественного регулирования параметров используются методы пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования.

ПИД-регулятор - устройство, формирующее управляющий сигнал, являющийся суммой трёх сигналов, первый из которых пропорционален входному сигналу, второй пропорционален интегралу от входного сигнала, третий - производной от входного сигнала. Работа ПИД-регулятора заключается в поддержании заданного значения x₀ некоторой величины x с помощью изменения другой величины u. Значение x₀ называется уставкой, а разность e = (x₀ - x) - невязкой или рассогласованием.

На рисунке показана схема, иллюстрирующая принцип работы ПИД-регулятора. Выходной сигнал регулятора u(t) определяется тремя составляющими:

(1)

где К_p, К_i, К_d - коэффициенты усиления пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих регулятора, соответственно.

Структурная схема ПИД-регулятора

Пропорциональная составляющая выpaбатывает выходной сигнал, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, наблюдаемому в данный момент времени. При использовании только пропорционального регулятора значение регулируемой величины никогда не стабилизируется на заданном значении. Чем больше коэффициент усиления, тем меньше статическая ошибка, однако при слишком большом коэффициенте усиления могут начаться автоколебания и система может потерять устойчивость.

Для устранения статической ошибки используют интегральную составляющую. Если система не испытывает внешних возмущений, то через некоторое время регулируемая величина стабилизируется на заданном значении, сигнал пропорциональной составляющей будет равен нулю, а выходной сигнал будет полностью обеспечивать интегральная составляющая.

Дифференциальная составляющая противодействует предполагаемым отклонениям регулируемой величины. Эти отклонения могут быть вызваны внешними возмущениями или запаздыванием воздействия регулятора на систему. В программной реализации для оптимизации расчетов используют рекуррентную формулу:

(2)

Наличие в ПИД-регуляторе всего лишь трех регулируемых параметров (K_p, ) в ряде случаев оказывается недостаточным для получения заданного качества регулирования, особенно для систем с большой трaнcпортной задержкой (время формирования управляющего воздействия велико) и для систем, в которых требуется одновременно высокое качество слежения за уставкой и высокое качество ослабления внешних возмущений.

Постоянно растущие требования рынка к качественным показателям систем автоматического регулирования параметров мироклимата инициируют появление множества новых модификаций ПИД-регуляторов. Например, если решается задача смешивания газовых компонентов в заданных пропорциях, используется регулятор отношений; если модель объекта известна, то можно использовать регулятор со специальной структурой в виде внутренней модели; для управления объектами с большой трaнcпортной задержкой используют регуляторы под названием предиктор Смита, содержащий блоки для предсказания поведения объекта через некоторое время; для управления нелинейными и сложными системами, а также при недостаточной информации об объекте управления используются ПИД-регуляторы, построенные с помощью методов нечеткой логики, нейронных сетей и генетических алгоритмов.

ШУБЕРТ ЭДУАРД ЕВГЕНЬЕВИЧ

Статья в формате PDF 149 KB...

25 04 2024 11:12:27

Закономерности экспертных оценок рисков сотрудничества в образовании России и Европейского Союза

Явная неопределенность поведения сферы образования вызывает значимые риски. Во многом они связаны с самими экспертами и их группами, имеющими свои корпоративные интересы. Факторы риска промоделированы по статистическим данным идентификацией устойчивых закономерностей в виде тенденций (трендов) и показана методика анализа. Даны рейтинговые места экспертным оценкам. Анализ закономерностей показал, что в России нужно повышать чувствительность экспертов к реальной действительности, а также к адекватному представлению сценариев долгосрочной перспективы развития. Пока не будет результатов в реформах образования, нечего ждать и формирования инновационной экономики. Ведь из мировой пpaктики известно, цикл пассионарной активности опережает цикл экономического возрождения на 3–5 лет. ...

24 04 2024 21:38:46

РОЛЬ И МЕСТО ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ ХОЗЯЙСТВОВАНИЯ

Статья в формате PDF 115 KB...

23 04 2024 5:47:12

СЛЕПАЯ КИШКА У БЕЛОЙ КРЫСЫ

Статья в формате PDF 253 KB...

22 04 2024 0:24:26

ДЕЗАДАПТИРОВАННОСТЬ СТУДЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО (МЕДИЦИНСКОГО) ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 275 KB...

21 04 2024 11:20:46

ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА — ЭТО СОСТАВ ЕГО КРОВИ

Статья в формате PDF 226 KB...

20 04 2024 2:13:14

РЕТРОСПЕКТИВНЫЙ ОБЗОР ЭТАПОВ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ ФОРМИРОВАНИЯ АССОРТИМЕНТА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ОДЕЖДЫ

Статья в формате PDF 144 KB...

19 04 2024 6:36:44

ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ОППОНЕНТНЫЕ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПАМЯТИ ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 221 KB...

18 04 2024 13:10:47

Методологические развитие мышление и творчество студентов на медицинском факультете

Обсуждаются современные методологические аспекты использования активных методов обучения студентов в развитие мышление и творчество. ...

17 04 2024 8:35:28

ДЕНЕЖНЫЕ РЕФОРМЫ РОССИИ XX ВЕКА И ИХ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Статья в формате PDF 257 KB...

16 04 2024 8:21:35

МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЯИЧНИКОВ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ ЭНДОГЕННОЙ ИНТОКСИКАЦИИ

Статья в формате PDF 124 KB...

15 04 2024 6:57:31

ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕЙ С ЗАДЕРЖКОЙ ПСИХИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ

Статья в формате PDF 223 KB...

14 04 2024 11:55:27

Tрaнcпортная функция эндотелия гемокапилляров щитовидной железы крысы при однократной инъекции ретаболила

Статья в формате PDF 114 KB...

13 04 2024 16:46:46

ЧЕРНОСЛИВ В ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРОКОПЧЕНЫХ КОЛБАС

Статья в формате PDF 244 KB...

12 04 2024 9:14:12

Исследование спонтанного и индуцированного апоптоза в клетках костного мозга больных неходжкинскими злокачественными лимфомами

Статья в формате PDF 101 KB...

11 04 2024 21:47:44

ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ ЙОДНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

Статья в формате PDF 141 KB...

10 04 2024 16:53:25

РАСЧЕТ СОСТАВНОЙ КОНСТРУКЦИИ С ОДНОСТОРОННИМИ ВНУТРЕННИМИ СВЯЗЯМИ В СРЕДЕ MATHCAD

Статья в формате PDF 661 KB...

09 04 2024 0:59:31

ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ КОЖИ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ РАНЕВОМ ПРОЦЕССЕ ПОСЛЕ ПРИМЕНЕНИЯ ОБОГАЩЕННОЙ ТРОМБОЦИТАМИ АУТОПЛАЗМЫ КРОВИ

Статья в формате PDF 285 KB...

08 04 2024 15:33:52

ЛЕТНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЛАГЕРЯ КАК ЧАСТЬ ПРОГРАММЫ ОЗДОРОВЛЕНИЯ ДЕТЕЙ

Статья в формате PDF 122 KB...

07 04 2024 10:32:20

КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ВЗАИМООТНОШЕНИя РАЗМЕРНЫХ  ХАРАКТЕРИСТИК СТОПЫ 

Статья в формате PDF 267 KB...

06 04 2024 1:57:48

Влияние нефтезагрязнения на состояние природного фона почв

Для оценки современного состояния природного фона и его изменений под действием техногенных факторов выполнены геохимические исследования почв на различных объектах нефтегазового комплекса Якутии. Показано, что при попадании в почву нефть и нефтепродукты сорбируются почвогрунтами и смешиваются с нативным органическим веществом почв, что приводит к изменению природного фона вплоть до формирования аномальных поверхностных геохимических полей техногенного генезиса. ...