Способы оптимальной настройки регулятора

Аннотация. Регулятором или же управляющим устройством является объект в теории управления, производящее анализ и слежение за состоянием объекта управления как системы, а также вырабатывает для нее управляющие сигналы. Основной функцией регуляторов является слежение за изменением параметров объекта управления и реагирование на изменение посредством некоторых алгоритмов управления с основной на заданные параметры. В данной статье будет разобран вопрос, касающийся оптимальной настройки регулятора.
Ключевые слова. Регулятор, оптимальная настройка, управление, сигналы, параметры, алгоритм, изменение.
WAYS TO OPTIMALLY ADJUST THE REGULATOR
Annotation. A controller or control device is an object in control theory that analyzes and monitors the state of the control object as a system, and also generates control signals for it. The main function of regulators is to monitor changes in the parameters of the control object and respond to changes through some control algorithms from the main to the specified parameters. This article will address the issue of optimal adjustment of the regulator.
Keyword. Controller, optimal setting, control, signals, parameters, algorithm, change.
В большинстве случаев, регуляторы работают по принципу отрицательной обратной связи, заключающую в себе цель компенсирования внешнего возмущения, которое действует на объект управления, а также отработки заданную в системе программу или же закон управления. С целью определения алгоритма управления используется информация, считываемая из ранее заданных ресурсов и заключающая в себе математическую модель объекта. Одним из примеров подобных программ может послужить регулятор скорости вращения двигателя.
Оптимальными настройками регулятора называются настройки, которые соответствуют минимуму (или максимуму) какого-либо показателя качества

. Требования к показателям качества устанавливаются непосредственно, исходя из технологических. Чаще всего накладываются требования на время регулирования tp (или минимальное время регулирования tpMiN) и степень затухания ( ψ ψ зад).
Однако, изменяя настройки таким образом, чтобы увеличить степень затухания, мы можем прийти к слишком большому времени регулирования, что нецелесообразно. И наоборот, стремясь уменьшить время регулирования, мы получаем более колебательные процессы с большим значением ψ.
Зависимость степени затухания ψ от времени регулирования tp в общем случае имеет вид, изображенный на рисунке.
Рисунок1 - Зависимость степени затухания Ч от времени регулирования tp
Для определения оптимальных настроек разработан ряд математических методов, среди которых метод D-разбиения.
Кривой D-разбиения называется кривая в плоскости настроек регулятора, которая соответствует определенному значению какого-либо показателя качества.
В одну из групп методов оптимальной настройки регулятора входят методы, требующий реальный эксперимент над объектом, то есть эмпирические методы. Эти методы используют данные, которые были получены в ходе выполнения эксперимента на реальном объекте.
В данном варианте процедура настройки регулятора начинается с экспериментального исследования системы при условии, что интегральная составляющая регулятора обнуляется. Коэффициент передачи пропорциональной составляющей растет до тех пор, пока на выходе системы не установятся колебания с постоянной амплитудой колебаний, то есть система не окажется на границе устойчивости.
В следующую группе входят методы оптимальной настройки регулятора, основанные на работе оптимизационных методов. В данных способах выбирается критерий минимизации, в роли которого может быть выбран какой-либо из показателей качества или же комплексный критерий, составленный, в свою очередь, из нескольких показателей, имеющими разные весовые коэффициенты