Синтез цифрових ПІД-регуляторів по заданому розташуванню нулів на z-площині

Abstract

Мета роботи – покращення якості перехідних процесів в типових аперіодичних об’єктах керування 1-го і 2-го порядків, яка полягає в зменшенні статичної помилки, зменшенні часу керування, зменшенні перерегулювання і досягненні аперіодичного характеру перехідних процесів. Синтез цифрових ПІД-регуляторів автоматизованих систем керування таким чином, щоб нулі цих регуляторів займали на z-площині потрібне положення, шляхом компенсації цими нулями полюсів аперіодичних об’єктів керування 1-го і 2-го порядків. На прикладі аперіодичного об’єкта керування 2-го порядку, який є типовим для деяких теплових об’єктів легкої промисловості, показана можливість синтезу цифрового ПІД-регулятора шляхом виконання нескладних розрахунків. Крім того, показано, що для отримання перехідних процесів потрібної якості необхідно одночасно використовувати три канали керування: підсилюючий, інтегруючий і диференціюючий. Показана можливість достатньо легко синтезувати цифрові ПІД-регулятори автоматизованих систем керування, які застосовуються для керування аперіодичними об’єктами 1-го і 2-го порядків, шляхом розміщення потрібним чином нулів цих регуляторів на z-площині. Застосування існуючої методики синтезу цифрових ПІД-регуляторів автоматизованих систем керування до типових аперіодичних об’єктів керування 1-го і 2-го порядків дозволяє підвищити якість перехідних процесів в таких об’єктах, що може сприяти підвищенню якості продукту, який випускається, із застосуванням таких автоматизованих систем керування.

Цель работы – улучшение качества переходных процессов в типичных апериодических объектах управления 1-го и 2-го порядков, которое заключается в уменьшении статической ошибки, уменьшении времени управления, уменьшении перерегулирования и достижении апериодического характера переходных процессов. Синтез цифровых ПИД-регуляторов автоматизированных систем управления таким образом, чтобы нули этих регуляторов занимали на z-плоскости нужное положение, путём компенсации этими нулями полюсов апериодических объектов управления 1-го и 2-го порядков. На примере апериодического объекта управления 2-го порядка, который является типичным для некоторых тепловых объектов лёгкой промышленности, показана возможность синтеза цифрового ПИД-регулятора путём выполнения несложных расчётов. Кроме того, показано, что для получения переходных процессов нужного качества необходимо одновременно использовать три канала управления: усиливающий, интегрирующий и дифференцирующий. Показана возможность достаточно легко синтезировать цифровые ПИД-регуляторы автоматизированных систем управления, которые применяются для управления апериодическими объектами 1-го и 2-го порядков, путём размещения нужным образом нулей этих регуляторов на z-плоскости. Применение существующей методики синтеза цифровых ПИД-регуляторов автоматизированных систем управления к типовым апериодическим объектам управления 1-го и 2-го порядков позволяет повысить качество переходных процессов в таких объектах, что может способствовать повышению качества продукта, который выпускается с применением таких автоматизированных систем управления.

Improvement of the quality of transient processes in typical aperiodic control objects of the 1st and 2nd orders, which consists in reduction of static error, reduction of control time, reduction of re-regulation and achievement of aperiodic nature of transient processes. Synthesis of digital PID-regulators of automated control systems in such a way that zeros of these regulators occupy the required position on the z-plane, by compensating by these zeros the poles of aperiodic control objects of the 1st and 2nd orders. The example of an aperiodic control object of the 2nd order, which is typical for some thermal objects of the light industry, shows the possibility of synthesis of a digital PID-regulator by performing simple calculations. In addition, it has been shown that in order to obtain transients of the required quality, it is necessary to use three control channels simultaneously: reinforcing, integrating and differentiating. It is shown that it is quite easy to synthesize digital PID-regulators of automated control systems, which are used to control aperiodic objects of the 1st and 2nd orders, by placing zeros of these regulators on the z-plane as necessary. The application of the existing method of synthesis of digital PID-regulators of automated control systems to typical aperiodic control objects of the 1st and 2nd orders allows to improve the quality of transients in such objects, which can contribute to the improvement of the quality of the product produced using such automated control systems.