 |
Метод частотных характеристик Циглера-Николса
|
|
|
|
По этому методу наблюдают переходную характеристику замкнутой системы. Выбор параметров производят в три этапа:
1) Положить 
, и увеличивать коэффициент пропорциональной составляющей К до критического значения 
. При этом в системе будут иметь место незатухающие колебания.
2) Определить период этих колебаний 
.
В следующей таблице приведены значения параметров регулятора.
| Вид регулятора |
|
|
|
| П |
0,5 
| ||
| ПИ |
0,45
|
 /1,2
| |
| ПИД |
0,6
|
/2
|
/8
|
Имеются модификации этого метода, например:
| Вид регулятора |
|
|
|
| П |
0,3
| ||
| ПИ |
0,282
|
*0,8745
| |
| ПИД |
0,282
|
*0,5148
|
0,25 
|
Если объект управления описывается передаточной функцией вида:
,
то переходные характеристики замкнутых систем с ПИД-регулятором, параметры которого в одном случае настроены по методу частотных характеристик, а в другом по модифицированному методу, имеют вид, представленный на рисунке
Таким образом, модифицированный метод позволяет настроить ПИД-регулятор, который делает замкнутую систему менее колебательной, чем замкнутая система с регулятором, настроенным по методу частотных характеристик Циглера-Николса.
Ручная настройка
Ручная настройка ПИД-регулятора базируется на некоторых эмпирических правилах, используемых инженерами-практиками:
| быстродействие | стабилизация | |
| K возрастает | Возрастает | Убывает |
| Ti возрастает | Убывает | Возрастает |
| Td возрастает | Возрастает | Возрастает |
Есть исключения из правил, представленных в таблице. Так, если объект управления включает интегратор, то увеличение коэффициента усиления K часто приводит к менее колебательной системе.
|
|
|
Алгоритм ручной настройки заключается в следующем.
1. Исключить влияние интегральной и дифференциальной составляющих путем установки 
.
2. Выбрать коэффициент пропорциональной составляющей K, исходя из требований, предъявляемых к качеству переходного процесса. При этом не следует обращать внимание на величину установившейся ошибки.
3. Далее увеличить коэффициент усиления пропорциональной составляющей и выбрать постоянную дифференцирования Td так, чтобы уменьшить перерегулирование.
4. Выбрать коэффициент усиления интегральной составляющей 1/Ti так, чтобы добиться нулевой установившейся ошибки.
5. Повторить все вышеописанные действия с целью повышения коэффициента усиления пропорциональной составляющей K до как можно большего значения.
Изложенная процедура предполагает настройку постоянной дифференцирования Td перед выбором коэффициента усиления интегральной составляющей. Однако на практике эта последовательность может быть изменена.
Преимущество ручной настройки состоит в том, что инженер может ее использовать непосредственно и в результате «почувствовать» как замкнутая система реагирует на те или иные действия. Недостаток состоит в том, что, возможно, придется затратить много времени для того, чтобы «почувствовать» свойства системы, а также в том, что трудно принять решение об окончании процесса настройки, другими словами, оценить оптимальность выбранных значений параметров.
Замечание. В любом случае необходимо знать, что если решено выполнить эмпирическую настройку ПИД-регулятора, настройки, полученные с рассмотренными выше стратегиями, - только отправные точки в процессе получения нужного регулятора.
Возможность автоматической настройки ПИД-регуляторов появилась в пакете Matlab 7.3. Средство SISO Design Tool пакета Matlab 7.3. позволяет настроить различные виды регуляторов по методу CHR или по модифицированному методу частотных характеристик Циглера-Николса.
|
|
|
Кроме этого, в состав системы MATLAB входит пакет расширения Nonlinear Control Design, средства которого позволяют проводить оптимизацию параметров ПИД-регулятора.
|
|
|
