В этом примере показано, 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®.
ПИД-регулятор был настроен с насыщением, проигнорированным с помощью тюнера ПИДа Simulink® Control Design™.
Управляемый объект является процессом первого порядка с потерей времени, описанной
По нескольким операционным причинам инженеры решили запустить процесс управления способом разомкнутого контура путем питания входа объекта сигналом пандуса насыщения управлять выходом объекта 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 питает вход объекта во время запуска до t = 150.
Автоматический: ПИД-регулятор затронет объект в t = 150 и должен принять процесс, не вводя удары во входе объекта.
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 ПИД-регулятора. В режиме отслеживания, однако, блок имеет дополнительный вход, который позволяет блоку PID настраивать свое внутреннее состояние путем изменения его интегратора выход так, чтобы блок выводил дорожки предписанный сигнал, питающий этот дополнительный входной порт.
Чтобы достигнуть передачи управления bumpless, блок PID Controller должен быть в режиме отслеживания, когда объект находится в фазе ручного управления (регулирование без обратной связи), и в режиме управления, когда объект находится в фазе автоматического управления (управление с обратной связью).
Чтобы активировать отслеживание сигнала, перейдите к вкладке Initialization в диалоговом окне блока; выберите режим отслеживания Enable и задайте усиление Kt. Инверсия этого усиления является постоянной времени цикла отслеживания. Для получения дополнительной информации о том, как выбрать это усиление, смотрите Ссылку [1].
Рисунок 2: включение tracking mode из блока PID Controller.
Как показано в рисунке 1, если режим отслеживания включен, блоку обозначила второй входной порт TR. Внутренне этот новый порт соединен 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 питает вход объекта и питает портом отслеживания блока PID Controller.
Во время t = 0, Переключатель 1 направляет сигнал ручного управления к входу объекта и порту отслеживания блока PID Controller. Это позволяет выходу блока PID Controller отслеживать сигнал ручного управления во время ручной фазы путем корректировки внутреннего интегратора ПИД-регулятора. Когда передача управления произойдет, поэтому, PID Controller, выход будет приблизительно тем же самым как сигналом ручного управления.
Во время вводится t = 150, переключатели Переключателя 1, направляя выход блока PID Controller к входу объекта и отслеживанию блока PID Controller. Блок PID Controller теперь отслеживает свой собственный выход, 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 выходом.
Рисунок 4 ясно показывает, что измеренный выход отслеживает профиль Заданного значения без любых выходных ударов во время переключения (t = 150). Чтобы исследовать это далее, вход объекта, управляющие сигналы показывают в рисунке 5.
Рисунок 5: переключение Управляющего сигнала.
Рисунок 6: вход Plant.
Рисунки 5 и 6 показывают в переключающемся экземпляре, вход объекта 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 эффективность в отсутствие соответствующей стратегии передачи управления bumpless.
Рисунок 8: Заданное значение по сравнению с измеренным выходом.
Рисунок 9: переключение Управляющего сигнала.
Очевидно из рисунков 8 и 9, что разрешение ПИД-регулятора плавать, в то время как объект 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.
К. Острем, Т. Хэггланд, усовершенствованное управление ПИДом, ISA, Ресерч-Трайэнгел-Парк, NC, август 2005.
