Этот пример показывает, как достигнуть передачи управления bumpless при переключении от ручного управления до управления ПИДом. Мы используем блок PID Controller в Simulink®, чтобы управлять процессом первого порядка с потерей времени.
Мы запускаем путем открытия модели.
Рисунок 1: модель Simulink ПИДа управляет с передачей bumpless.
Чтобы открыть эту модель, введите sldemo_bumpless в терминале MATLAB®.
Контроллер ПИДа был настроен с насыщенностью, проигнорированной с помощью тюнера ПИДа Simulink® Control Design™.
Управляемый завод является процессом первого порядка с потерей времени, описанной
По нескольким операционным причинам инженеры решили запустить процесс управления способом разомкнутого цикла путем питания входного параметра завода с сигналом пандуса насыщения управлять выводом завода медленно к желаемому установившемуся значению 40. Передача управления, как планируют, произойдет t = 150. Этот переход между регулированием без обратной связи и управлением с обратной связью поэтому включает две фазы управления операции:
Руководство: влажный сигнал пандуса подает входной параметр завода во время запуска до t = 150.
Автоматический: контроллер ПИДа наймет завод в t = 150 и должен принять процесс, не представляя удары во входном параметре завода.
Чтобы поддержать сглаженный переход управления, блок PID Controller поддерживает два режима работы: режим отслеживания и режим управления. В режиме управления блок PID Controller действует в качестве обычного контроллера ПИДа. В режиме отслеживания, однако, блок имеет дополнительный входной параметр, который позволяет блоку PID настраивать свое внутреннее состояние путем изменения его интегратора вывод так, чтобы блок выводил дорожки предписанный сигнал, подающий этот дополнительный входной порт.
Чтобы достигнуть передачи управления bumpless, блок PID Controller должен быть в режиме отслеживания, когда завод находится в фазе ручного управления (регулирование без обратной связи), и в режиме управления, когда завод находится в фазе автоматического управления (управление с обратной связью).
Чтобы активировать отслеживание сигнала, перейдите к Вкладке "Дополнительно" ПИДа в диалоговом окне блока; выберите режим отслеживания Enable и задайте усиление Kt. Инверсия этого усиления является временной константой цикла отслеживания. Для получения дополнительной информации о том, как выбрать это усиление, смотрите Ссылку [1].
Рисунок 2: Включение tracking mode блока PID Controller.
Как показано в рисунке 1, если режим отслеживания включен, блоку обозначила второй входной порт TR. Внутренне этот новый порт соединен проводом как показано под маской:
Рисунок 3: представление под маской блока PID Controller с режимом отслеживания.
В дополнение к включению режима отслеживания для блока PID Controller переключающийся механизм необходим, чтобы достигнуть передачи управления. Переключатель 1 определяет, какой сигнал подает входной параметр завода и подает порт отслеживания блока PID Controller.
Во время t = 0, Переключатель 1 направляет сигнал ручного управления к входному параметру завода и порту отслеживания блока PID Controller. Это позволяет выводу блока PID Controller отслеживать сигнал ручного управления во время ручной фазы путем корректировки внутреннего интегратора Контроллера ПИДа. Когда передача управления произойдет, поэтому, PID Controller, вывод будет приблизительно тем же самым как сигналом ручного управления.
Во время t = 150, переключатели Переключателя 1, направляя вывод блока PID Controller к заводу вводят и входной параметр отслеживания блока PID Controller. Блок PID Controller теперь отслеживает свой собственный вывод, который эквивалентен режиму управления.
Сигнал заданного значения и ответ с обратной связью модели показывают в рисунке 4.
Рисунок 4: Заданное значение по сравнению с измеренным выводом.
Рисунок 4 ясно показывает, что измеренный вывод отслеживает профиль Заданного значения без любых выходных ударов во время переключения (t = 150). Чтобы исследовать это далее, входной параметр завода, управляющие сигналы показывают в рисунке 5.
Рисунок 5: переключение Управляющего сигнала.
Рисунок 6: Завод вводится.
Рисунки 5 и 6 показывают, что в переключающемся экземпляре, входной параметр завода не испытал ступенчатых изменений (удары), и поэтому передача управления происходит сглаженным bumpless способом, как предназначено.
Чтобы видеть значение настройки передачи bumpless, рассмотрите случай, где режим отслеживания не используется. В этом случае следующая настройка получена:
Рисунок 7: модель Simulink ПИДа управляет без передачи bumpless.
Чтобы открыть эту модель, введите sldemo_bumplessno в терминале MATLAB.
Рисунки 8 и 9 показывают производительность в отсутствие соответствующей стратегии передачи управления bumpless.
Рисунок 8: Заданное значение по сравнению с измеренным выводом.
Рисунок 9: переключение Управляющего сигнала.
Очевидно из рисунков 8 и 9, что разрешение контроллера ПИДа плавать, в то время как завод находится под ручным контролем, может привести к нежелательным крупным переходным процессам после переключения.
Когда этот пример показывает, блок PID Controller поддерживает передачу управления bumpless с помощью режима отслеживания.
K. Åström, Т. Хэггланд, усовершенствованное управление ПИДом, ISA, Ресерч-Трайэнгел-Парк, NC, август 2005.
