9.6 Непрерывные законы регулирования.mp4

0:18 Как мы знаем, все законы регулирования делятся на позиционные и непрерывные. Перейдем к непрерывным законам регулирования, прежде чем мы обратимся к непрерывным законам регулирования, необходимо поговорить о режимах работы наших наших систем в теории. Автоматического управления выделяют 2 режима основных режима работы. Это установившийся режим и переходный режим, установившийся режим, это режим работы системы. Когда все предварительные действия закончены, мы достигли заданной температуры, предположим. Из заданного уровня и внешние воздействия невелики система находится в состоянии покоя. Переходный режим это, например, начало работы системы или ситуации, когда внешние воздействия внешние возмущения изменились кардинальным образом, это очень важное. Понятие, поскольку для создания хорошей качественной системы регулирования необходимо, чтобы в установившемся режиме. Наша система имела минимальные отклонения, регулируем параметры от задания. То есть на 1 план выходит точность, а когда у нас система?

1:23 Проходит через переходный режим на 1 на 1 план. Выходит, именно скорость реакции объекта на внешние возмущения здесь важнее неточность, а именно как можно быстрее отреагировать. Компенсировать внешне возмущающее воздействие, конечно, идеальная система должна. Быть и точной в установившемся режиме и очень быстродействующий в переходном режиме. Но на практике надо быть готовым компромиссом. Все непрерывные законы автоматического регулирования делятся на простейшие, к ним относятся пропорциональный интегральный. И дифференциальный и промышленные, которые строятся из различных сочетаний простейших законов, на практике нашли применение 4 таких закона. Это пропорционально пропорционально дифференциальный, пропорционально интегральный и пропорционально интегрально. Дифференциальный закон, прежде чем мы перейдем к дальнейшему рассмотрению непрерывных законов, я бы хотел вам продемонстрировать ролик позиционирования положения. Шарика на подвижной платформе, как мы видим использование непрерывных законов регулирования.

2:24 Достаточно эффективно удерживает шарик в нужном положении, не давая ему скатиться с платформы. В качестве примера мы будем рассматривать емкость с жидкостью. Нагревательный элемент, то есть система поддержания температуры жидкости в емкости. У нас имеется исполнительное устройство, нагревательный элемент, датчик температуры, контролирующие текущее значение измеряемой величины регулируемой величины регулятор и непосредственно сам объект регулирования. Это емкость жидкостью.

2:56 Рассмотрим пропорционально составляющие, здесь все просто регулятор берет значение нужной температуры, вычитает из него значение текущей температуры, получает. Рассогласование, умножая полученное значение рассогласования на коэффициент и выдает это полученное значение в виде мощности на нагреватель, вот и все, то есть регулятор. Берет просто отклонение, сигнал ошибки умножает его на константу к центру пропорциональности и выдает его в качестве управляющего воздействия, но при использовании. Только пропорциональной составляющей у нас есть 2 больших минуса во 1 эффект. От такого управляющего воздействия наступает не моментально, а с запаздыванием. То есть у нас есть инерционность, определенная во 2 пропорциональной составляющей никак не учитывает воздействие окружающей среды на объект, например, мы добились. Того, чтобы температура в нашем доме емкости стала равна нужной значению, нужно задание. Согласование стало равно, 0 но вместе с равенство 0 и согласования У. Нас станет равна 0 и мощность, выдаваемая на нагревательный элемент. Температура не может просто так оставаться постоянно, постоянно происходит теплообмен между. Объектом окружающим средой и окружающей средой соответственно при использовании только пропорциональной составляющей температура будет нас колебаться около.

4:11 Заданного значения постоянно не дотягивай до нужного нам уровня. Пропорциональная составляющая у нас опирается только на текущее состояние объекта и не позволяет убрать статическую ошибку регулирования. Продолжим, значит, в случае с нагревом процесса достаточно инерционными. Но хотелось бы, чтобы наша система реагировала на резкие изменения на резкие возмещающие воздействие как можно быстро, максимально быстро. Предположим, что ошибка регулирования стала резко. Возрастать логично, что нужно подать дополнительную мощность на нагреватель. Здесь уже недоточности регулирования важнее как можно быстрее отреагировать на возникшую ситуацию. Логично здесь будет реагировать не на саму ошибку, она скорость, ее изменения и.

4:57 Тенденция изменения ошибки дает нам информацию о том, как будет изменяться состоянии системы в будущем. То есть, а тенденция ошибки это не что иное, как скорость изменения, ошибки в математике, операцию. Определение скорости называют операции взятием производной или дифференцированием от переменной задача дифференциальной составляющей. Это очень простая умножить. Просто скорость изменения ошибки, на какой то коэффициент пропорциональности и выдать ее в виде управляющего воздействия таким образом дифференциальная. Составляющая отвечает у нас за прогнозирование, за предсказание будущего состояния объекта. Вернемся, к примеру, пусть у нас текущая температура меньше нужного нам. Значения пропорционально составляющие начинает выдавать на наш нагреватель определенное управляющее воздействие. Дифференциальная составляющая вносит свой вклад.

5:55 То есть представляя себе этот вклад, представляет из себя произведение коэффициента пропорциональности на производную от ошибки и на скорость изменения ошибки? Температура начинает расти, приближается к заданному значению. Получается, ошибка регулирования начинает уменьшаться соответственно скорость нашей изменение нашей ошибки становятся отрицательны и дифференциальная составляющая начинает постепенно. Снижать мощность еще до того, как мы достигли нужной температуры, таким образом предсказывая будущее состояние объекта отсюда. Кстати, можно сделать вывод о том, что дифференциальная? Составляющая в чистом виде не применима для создания промышленного регулятора, поскольку в случае равенства значения ошибки в предыдущий момент времени значение ошибки в текущий момент. Времени дифференциальная составляющая просто проигнорирует эту ошибку и не будет выдавать никакого управляющего воздействия. Поэтому на практике нашли применение пропорционально. Дифференциальный регулятор достоинствам неоспоримым таких пропорционально дифференциальных регуляторов является и область радистия, поскольку такой регулятор реагирует не на текущее. Состояние на ошибки, а на скоростью изменения недостатками пропорционально дифференциального регулятора является высокая чувствительность к случайным воздействием к шуму и связано это с. Тем, что дифференциальные составляющие как раз очень чувствительности к скорой очень чувствительно к скорости изменения ошибки. Дело в том, что в реальных системах постоянно присутствуют. Помехи, какие то шумы, то есть шумят датчики, шумят исполнительные механизмы, и все это заставляет нашу систему реагировать. Вот на эти краткосрочные колебания, а реагируют они как раз очень.

7:38 И не хотелось бы перечисленные шумы относятся чаще всего к категории высокочастотных шумов, и то есть они имеют очень большую амплитуду, но кратковременные сами по себе, если в нашей. Системе мы не можем избавиться от таких высокочастотных помех, то, наверное, даже лучшим выходом будет отказаться от использования дифференциальной составляющей в нашем регуляторе.

8:02 Настало время разобраться, как нам избавиться от статической ошибки и дотянуть наконец нашу регулирующую регулируемую температуру до нужного значения. Для этого нам поможет интегральная составляющая. Поможет на это сделать следующим образом. Это будет просто суммирование накопления предыдущих значений, ошибки это. Температура ниже значения уставки начинаем подогревать, пока мы подогреваем значение. Ошибки положительные, накапливаются в интегральной составляющей. Когда температура дошла до нужного нам значения, пропорциональная и дифференциальная составляющая станут равны. 0 Почему они станут равны, 0 потому? Что ошибка маленькая, соответственно пропорционная составляющая близко к 0, она практически не меняется соответственно дифференциально вставлять что. же она 0 интегральная составляющая тоже перестала изменяться, но не обнулилась, не стала равна 0 и таким образом благодаря накопленному интегралу. Мы продолжаем выдавать мощность, а нагреватель поддерживать заданную температуру в емкости в качестве. Вот такого интегратора можно привести счетчик. Бытовой счетчик воды, пока кран открыт, идет течение по трубе. Поток какой то по трубе счетчик считает про прошедший через него объем воды, как мы. Кран закроем счетчика, становится, но значение сосчитанное воды никуда не девается. То есть только счетчик бытовой воды считает действительно воду, а? Наш интегратор считает накопленную ошибку, то есть можно сказать, что и бытовой счетчик. Это интегратор, и наш элемент тоже занимается тем же самым.

9:38 Другими словами, интегральный компонент устраняет статическую ошибку? Если ошибка невелика и постоянно, то дифференциальная и пропорциональная составляющая равна 0 и наш объект так и не. Дотягивает до нужного положения. Если мы вернемся, к примеру, с платформы, то если платформа почти достигла необходимого положения горизонтального, но достичь полного отсутствия ошибки мы не. Можем ввиду того, что пропорциональная и дифференциальная части у нас перестают выдавать управляющего воздействия и только эту маленькую ошибку между текущим положением платформы и нужным. Нам горизонтальным и, в конце концов, через какой то период времени она копит эту сумму ошибок. И это суммарная составляющая станет достаточной для того, чтобы скомпенсировать положение.

10:29 Платформы до горизонтального. Однако процесс интеграции ошибок процедура довольно опасная, ошибки имеются всегда и просто их накопление. Придет к тому, что система утратит стабильность или пойдет в разнос, чистое и регулирование в связи с этим практически не. Используется интегратор, чаще всего используется совместно с пропорциональной составляющей и представляет из себя пропорционально интегральный регулятор. Они будут такие регуляторы, получили большое распространение в современной. Промышленности осталось собрать все воедино, и мы получим наконец. Наиболее гибкий закон регулирования пропорционально интегрально дифференциальный варьирование параметров позволяет реализовывать все остальные законы, он объединяет в. Себе соответственно и достоинства, и недостатки всех законов, его составляющих. Каждый из элементов пропорционально интегрально дифференциального регулятора отвечает за свою задачу. Пропорциональные реагируют на текущее состояние объекта. Отвечает за текущую ошибку дифференциальный, реагирует на тенденцию. Изменения ошибки реагирует на будущее, получается, на возможное отвечает за прогнозирование, а интегральный компонент отвечает за прошлое, накапливая предыдущие ошибки. И позволяя скомпенсировать статическую ошибку регулирования, свести ее к 0 пед. Регулятор довольно старое изобретение, он был изобретен еще в 1910 году, однако процедура его настройки методика в настройки была разработана только. В 1042 году, несмотря на свою распространенность и регулятор, долгое время оставался сложным и дорогим устройством и лишь с распространением микропроцессоров 80 годы прошлого века. Он стал распространяться все больше и больше, причем. Его использование надо даже и неоправданно. Сейчас Пед регулятор относится к наиболее распространенным типам промышленных регуляторов, считается, что порядка 90 труда промышленных регуляторов используют в своей работе пить алгоритма.

12:28 Не каждый может сразу ответить, в какой конкретной ситуации, как он, за какой закон регулирования необходимо применять в качестве шпаргалки, можно использовать. Следующую схему в 1 очередь нам необходимо определиться, важна ли нам статическая ошибка. Предположим, есть мы даем задание на регулятор 25, что он нам. выдает 25% - 25%, и нас это устраивает. Все просто, мы сразу переходим к пропорциональному закону регулирования. Если же нам важно получить нулевую статческую. Ошибку, то мы должны оценить влияние возмущения на объект. Если влияние возмущения на объект велико, то есть там есть шумы, есть помехи высокочастотные. То лучшим будет выбором, выбрать лучшим выбором, будет использование пропорционально интегрального регулятора. Если же влияние помех невелико, то. Необходимо оценить еще 1 параметр, а именно время регулирования, если в нашей системе необходимо, чтобы время регулирования было минимальным и выполняются. Все предыдущие условия то правильным выбором будет использование пропорционально интегрально дифференциального закона, если же время регулируем для. Нас не сильно важно или объект, генерационный медленный, то, наверное, будет правильно использовать более простой пропорциональный интегральный закон.

Расшифровка сделана автоматически (Yandex SpeechKit) и может содержать ошибки в терминах.