Реализация одноконтурной системы автоматического регулирования в интегрированной среде разработки TRACE MODE 6

Задача регулирования заключается в поддержании выходных величин объекта на заданном постоянном уровне или изменении её по определённому закону. Типовыми линейными законами регулирования являются: пропорциональный (P), пропорционально – интегральный (PI), пропорционально – интегрально – дифференциальный (PID) законы [3, c. 29].

В современных АСУ ТП применяются PID-регуляторы, которые путем подачи на объект единичного воздействия и анализа ответной реакции автоматически выставляют достаточно хорошие коэффициенты, поэтому в данной статье будет рассмотрен пример регулирования по ПИД закону.

Создание экрана одноконтурной системы автоматического регулирования среде разработки TRACE MODE 6

Входные переменные апериодического звена первого порядка:

- коэффициент усиления объекта (Kob);

- постоянная времени объекта (Tob);

- времени запаздывания (Tau).

Входные переменные ПИД регулятора:

- коэффициент усиления регулятора (Kr);

- времени интегрирования (Ti);

- времени дифференцирования (Td);

- величина задания давления (Dv).

Для отображения числового значения входных аргументов были созданы семь графических элементов и один графический элемент (Выход) для выходного значения, как показано на рисунке 1. Аргументы (переменные апериодического звена и ПИД регулятора) вместе с привязками показаны на рисунке 2.

Рисунок 1. Изображение экрана

Рисунок 2. Аргументы и привязки

Программа создания системы регулирования на языке Техно FBD

Для создания системы управления выбраны следующие блоки: из раздела «Арифметические Функции» - вычитание (X–Y); из раздела «Регулирование» - модель объекта (OBJ) и звено PID [2, c. 56]. Программа на языке Техно FBD показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Программа на языке Техно FBD

Расчет ПИД-регулятора

Коэффициенты апериодического звена , , .

Расчёт параметров регулятора для нахождения всех коэффициентов:

;                                                                                                       (1)

;                                                                                                           (2)

;                                                                                                        (3)

;                                                                                                  (4)

.                                                                                      (5)

1/ = 0,00175                                                                                                           (6)

Результат моделирования (после расчётов) представлен на рисунках 4 и 5.

Рисунок 4. ПИД - регулирование (неустановившийся режим)

Основным показателем качества системы управления является устойчивость. Понятие устойчивости системы управления связано со способностью системы возвращаться в состояние равновесия после снятия внешних воздействий, которые вывели её из этого состояния [1, c. 47].

Рисунок 5. ПИД – регулирование (установившийся режим)

В рассмотренном выше примере система через определенный промежуток времени переходит в состояние равновесия (рисунок 4 и 5), следовательно, она является устойчивой, и реализация одноконтурной системы автоматического регулирования произведена правильно.