ПИД-РЕГУЛЯТОРЫ С ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ ПОСТОЯННОЙ СКОРОСТИ: ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ, АВТОПОДСТРОЙКА ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ

摘要

Рассматриваются три варианта реализации регуляторов с исполнительными механизмами (ИМ) постоянной скорости, которые применяются в системах автоматизации технологических процессов: с релейно-импульсным регулирующим блоком (РБИ) с инерционной обратной связью и предвключенным дифференциатором (РД - реальное дифференциирующее звено), с расчетом воздействия по ПИД-алгоритму и применением модели ИМ для его реализации, с расчетом скорости регулирующего воздействия и применением широтно-импульсного модулятора. Приведены формулы расчета параметров первичных элементов блоков РБИ и РД из условия приближения к эквивалентному ПИД-алгоритму. Вариант системы с ПИД-регулятором с управлением ИМ по его модели рассматривается в двух модификациях: с отдельными интеграторами для И-составляющей регулятора и модели ИМ и с общим интегратором для И-составляющей и модели ИМ. В последней модификации сигнал от модели ИМ вычитается из И-составляющей регулятора, что устраняет возможность достижения интегратором предельных значений И-составляющей. Сравнение вариантов производится на основе анализа работы автоматической системы регулирования в пульсирующем режиме работы исполнительного механизма с использованием имитационного моделирования для участка регулирования температуры перегретого пара парового котла с поверхностным пароохладителем. При анализе учитывались как обычные показатели динамической точности, так и число включений ИМ за время переходного процесса. Показано, что достоинством варианта с ПИД-алгоритмом и общим интегратором для И-составляющей и модели ИМ является то, что для него не требуется вычислять вторую производную регулируемой переменной, кроме того, отсутствует проблема накопления разности сигналов от ИМ и его модели. Этот вариант можно считать более предпочтительным при реализации ПИД-алгоритма в программном обеспечении программируемых контроллеров. Даны рекомендации для автоматической подстройки длительности импульсов и параметров релейного элемента регулирующего блока в ходе процесса регулирования в зависимости от отдельных составляющих алгоритма. Приведенные рекомендации обеспечивают существенное снижение частоты включений ИМ в процессе регулирования.