ЖМУДЬ, А.Н. ЗАВОРИН, О.Д. ЯДРЫШНИКОВ НЕАНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПИД-РЕГУЛЯТОРОВ Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия НОВОСИБИРСК 2013 УДК 681.515.8(075.8) Ж 774 Рецензенты д-р техн. наук, проф. <...> ISBN 978-5-7782-2371-4 Пособие предназначено для студентов очного и заочного отделений, обучающихся по направлению подготовки 220200.68 – «Управление в технических системах», по дисциплине «Автоматические системы управления высокой точности», (магистр, 1 курс). <...> Обсуждаются методы расчета и различные структуры регуляторов. <...> УДК 681.515.8(075.8) ISBN 978-5-7782-2371-4 © Жмудь В.А., Заворин А.Н., Ядрышников О.Д., 2013 © Новосибирский государственный технический университет, 2013 2 ВВЕДЕНИЕ Без преувеличения можно утверждать, что управление динамическими объектами в замкнутом контуре применяется во всех отраслях науки и техники [1]. <...> Для понимания содержания читателю необходимо знакомство с основами теории автоматического управления, а также с методами оптимизации регуляторов, например, изложенными в [2]. <...> Отказываясь от интегральной или дифференцирующей компоненты, можно получить ПД- и ПИ-регуляторы, как частный случай ПИДрегулятора. <...> Для полноты набора можно ввести в классификацию также только И-регулятора, или, например, ИД-регуляторы, однако, такая классификация никакими авторами не используется, поскольку все такие структуры можно считать частным случаем ПИДрегулятора, в котором один или два коэффициента могут быть в том числе и нулевыми. <...> 3 Можно рекомендовать простой подход: а) если структура традиционного ПИД-регулятора не достаточна для получения требуемого качества управления, то целесообразно ее усложнение добавлением дополнительных каналов; б) если данная структура излишне сложна, то целесообразно удалять лишние каналы. <...> Таким образом, для выбора структуры необходимо рассчитать регулятор для традиционного ПИД-регулятора и оценить результат. <...> Все методы можно разделить на аналитические <...>
Неаналитические_методы_расчета_ПИД-регуляторов.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
В.А. ЖМУДЬ, А.Н. ЗАВОРИН,
О.Д. ЯДРЫШНИКОВ
НЕАНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
РАСЧЕТА ПИД-РЕГУЛЯТОРОВ
Утверждено
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2013
Стр.1
УДК 681.515.8(075.8)
Ж 774
Рецензенты
д-р техн. наук, проф. Г.А. Французова
д-р техн. наук, проф. А.С. Востриков
Жмудь В.А.
Ж 774 Неаналитические методы расчета ПИД-регуляторов: учеб.
пособие / В.А. Жмудь, А.Н. Заворин, О.Д. Ядрышников. – Новосибирск:
Изд-во НГТУ, 2013. – 39 с.
ISBN 978-5-7782-2371-4
Пособие предназначено для студентов очного и заочного отделений, обучающихся
по направлению подготовки 220200.68 – «Управление в технических
системах», по дисциплине «Автоматические системы управления высокой точности»,
(магистр, 1 курс).
Обсуждаются методы расчета и различные структуры регуляторов. Пособие
содержит вопросы для самопроверки.
Работа выполнена по заданию Министерства образования и науки РФ, проект
№ 7.559.2011 (Темплан), НИР № 01201255056.
Для успешного овладения курсом требуется успешное окончание бакалаврской
программы по направлению подготовки 220200.62 «Управление в
технических системах».
УДК 681.515.8(075.8)
ISBN 978-5-7782-2371-4
© Жмудь В.А., Заворин А.Н.,
Ядрышников О.Д., 2013
© Новосибирский государственный
технический университет, 2013
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ................................................................................................................... 3
1. Постановка задачи ............................................................................................... 6
1.1. Математическое описание объекта и задача синтеза регулятора ........... 6
1.2. Выбор модели объекта для исследования ................................................. 7
2. Регуляторы для объекта с запаздыванием ......................................................... 7
2.1. Статья с «анализом» неаналитических методов ....................................... 7
2.2. Источники сомнений в достоверности результатов ................................. 8
3. Анализ результатов расчета регулятора для выбранного примера ............... 10
3.1. Метод и результаты моделирования системы ........................................ 10
3.2. Общая критика методов расчета регуляторов по переходному
процессу .................................................................................................... 11
3.3. Моделирование систем с вычисленными регуляторами ....................... 14
3.4. Анализ выводов автора статьи [3] ........................................................... 17
3.5. Результаты расчета регулятора методом численной оптимизации
.......................................................................................................... 18
3.6. Апробация метода при различных значениях запаздывания ................ 19
3.7. О других методах рассчета регулятора ................................................... 24
3.8. Выводы по разделу .................................................................................... 24
4. Численная оптимизация ПИД-регуляторов с использованием детектора
правильности движения в целевой функции ......................................... 25
5. Вопросы для самопроверки .............................................................................. 34
Литература .............................................................................................................. 35
38
Стр.38