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.

РЕЗИСТЕНТНОСТЬ РЫБ ПОД ВЛИЯНИЕМ НЕФТИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГЕТЕРОГЕННОСТИ БЕЛКОВ

Статья в формате PDF 120 KB...

11 07 2025 9:54:11

К ВОПРОСУ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ ЗАДАЧИ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ

Статья в формате PDF 101 KB...

10 07 2025 3:53:55

СОЦИАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ БЮРОКРАТИИ В СИСТЕМЕ СОЦИАЛЬНОЙ РАБОТЫ

Статья в формате PDF 132 KB...

09 07 2025 15:50:24

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЕЙ СФОРМИРОВАННОСТИ ЛИЧНОСТНОГО СМЫСЛА ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ У СТУДЕНТОВ ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ОСНОВ МЕДИЦИНСКИХ ЗНАНИЙ

Статья в формате PDF 94 KB...

08 07 2025 12:55:11

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОДГОТОВКИ ПИЛОВОЧНОГО СЫРЬЯ НА ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ГОРОДА ЛЕСОСИБИРСКА

Статья в формате PDF 251 KB...

07 07 2025 19:28:50

О ПЛАСТИЧЕСКОЙ ПОСТОЯННОЙ

Статья в формате PDF 513 KB...

06 07 2025 5:59:38

СОСТОЯНИЕ ЗВЕРОВОДСТВА В ЯКУТИИ

Обзор состояния кормления и причин падежа молодняка лисиц в ООО «Покровское зверохозяйство» Республики Саха (Якутия) в 2010 г. ...

05 07 2025 12:27:10

СОПРЯЖЕННАЯ ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ В ПАРАЗИТАРНЫХ СИСТЕМАХ

По частотам генов белковых локусов остромордой лягушки и ее паразитов изучали уровень генетической изменчивости в паразитарных системах. Показано, что состояние генетической структуры популяции у хозяина и разных видов паразитов в одних и тех же условиях может быть различным. ...

04 07 2025 23:41:35

К ВОПРОСУ О ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЙ РОЛИ TNF-Α ПРИ УГРЕВОЙ БОЛЕЗНИ

Статья в формате PDF 127 KB...

03 07 2025 17:14:38

ЛАЗЕРНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА И МЕХАТРОНИКА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ, МЕДИЦИНСКИХ И ДРУГИХ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ

Статья в формате PDF 112 KB...

02 07 2025 15:42:53

ВЛАГАЛИЩНАЯ ЛАЗЕРОПУНКТУРА

Статья в формате PDF 135 KB...

01 07 2025 17:36:17

Использование региональной ресурсно-кадастровой ГИС технологии водный кадастр «Природа» для кадастровой и экономической оценки земель

Статья в формате PDF 128 KB...

30 06 2025 23:20:15

Физиолого-биохимические мехзанизмы действия экологически безопасных препаратов для растениеводства

Статья в формате PDF 117 KB...

29 06 2025 18:21:26

КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ СИСТЕМЫ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Статья в формате PDF 786 KB...

28 06 2025 2:23:29

КОМПЛЕКСНОЕ ИЗУЧЕНИЕ КРОВЕНОСНОГО РУСЛА СЕРДЦА ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 258 KB...

27 06 2025 8:40:58

ГОРМОНИЗАЦИЯ НООСФЕРЫ И СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Статья в формате PDF 89 KB...

26 06 2025 17:33:26

ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА ЖИВОТНЫХ

Статья в формате PDF 276 KB...

25 06 2025 15:46:39

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ ГЕЛЕНДЖИКСКОЙ БУХТЫ

Статья в формате PDF 103 KB...

24 06 2025 4:28:23

ВАЛЮТНЫЕ ОПЕРАЦИИ И ВАЛЮТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ В РФ

Статья в формате PDF 123 KB...

23 06 2025 18:12:15

БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ГРИБОВ-МАКРОМИЦЕТОВ ТЕРРИТОРИИ, ПРИЛЕГАЮЩЕЙ К КАРЬЕРУ ШИХАНА ШАХТАУ

Статья в формате PDF 119 KB...

22 06 2025 11:29:56

РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА ПРИ ОБУЧЕНИИ ИЗЛОЖЕНИЮ НА УРОКАХ РУССКОГО ЯЗЫКА В ЯКУТСКОЙ ШКОЛЕ

Статья в формате PDF 156 KB...

21 06 2025 3:56:46

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА У ДЕТЕЙ С ЗУБОЧЕЛЮСТНЫМИ АНОМАЛИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ

Исследование позволило выявить несбалансированность иммунной системы на протяжении всего периода активного аппаратурного лечения. Это чётко прослеживается через один и через пять месяцев после фиксации аппарата, а так же в конечном периоде аппаратурного лечения (т.е. через пятнадцать месяцев после фиксации брекетов). Полученные результаты исследования позволяют рекомендовать выделение этих периодов как «критических», требующих проведения иммунокоррегирующей терапии и назначение средств профилактики кариеса зубов. ...