АЛГОРИТМ МАКСИМАЛЬНОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ: ПРИМЕНЕНИЕ В ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЕ С ПИД-РЕГУЛЯТОРОМ И БЛОКОМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ

摘要

Рассматриваются вопросы повышения эффективности автоматических систем регулирования тепловых объектов с запаздыванием при изменении задания на основе алгоритма максимального быстродействия (АМБ) по принципу максимума Понтрягина с использованием линейного прогноза регулируемой переменной. Показано, что при переключениях максимальных воздействий на объект с запаздыванием линейный прогноз оказывается неэффективным, и в системе могут возникать автоколебания. В качестве технического решения для устранения автоколебаний предлагается гибридная система регулирования, в состав которой входят АМБ, ПИД-регулятор и блок автоматической настройки регуляторов (АНР), выполняющий функцию определения параметров модели объекта и оптимизации параметров регулятора. Исполнительное устройство рассматривается как пропорциональное звено, входящее в состав объекта. Ограничения управления относятся к уровню воздействия на объект. В блоке АНР применяются алгоритмы ускоренной настройки регуляторов, использующие активные методы идентификации объекта: по реакции на импульсное воздействие и двум периодам возбуждаемых автоколебаний. Эти алгоритмы позволяют определять четыре параметра модели объекта второго порядка с запаздыванием. Исключение автоколебаний в конце переходного процесса с АМБ и объектами с запаздыванием обеспечивается переключением на ПИД-ре-гулирование. Выполнен анализ четырех вариантов реализации системы с АМБ: с реверсом управления и без него, а также с использованием имитационной модели объекта без запаздывания, 11 получаемой от АНР, работающей параллельно объекту. Для практической реализации в составе гибридной системы рекомендуется использовать вариант АМБ без реверса управления. Получены соотношения для расчета коэффициента прогнозирования регулируемой переменной через параметры модели объекта в широком диапазоне. Приведены два примера использования гибрвдной системы с промышленными контроллерами для системы регулирования температуры: с управлением мощностью электронагревателя через широтно-импульсный модулятор и исполнительным механизмом постоянной скорости.