Методы расчета оптимальных настроек систем управления по каналу возмущения

Abstract

В процессе наладки систем автоматического управления обычно отдают предпочтение элементарным формулам определения параметров оптимальной динамической настройки регуляторов, учитывающим динамику объектов управления. В большинстве случаев известные формулы ориентированы на расчет систем автоматического управления по каналу «задание – выход». Однако практически для всех непрерывных процессов основной задачей регуляторов является стабилизация выходных параметров на заданных значениях. Разработана методика расчета параметров динамических настроек регуляторов, учитывающая динамику крайнего внешнего возмущения. Данная методика позволяет оптимизировать аналоговые и цифровые регуляторы с учетом минимизации регулирующих воздействий. При этом для оптимизации регуляторов предлагается использовать функционал, учитывающий рассогласование и максимальную величину регулирующего воздействия. Так как оптимизация системы автоматического управления с ПИ-регулятором по каналу возмущения является унимодальной задачей, то основной алгоритм оптимизации реализован по методу Хука – Дживса. Для оптимизации регуляторов по каналу внешнего возмущения получены функциональные зависимости расчета параметров динамической настройки ПИ-регулятора от динамических свойств объекта управления. В отличие от существующих методов полученные зависимости позволяют оптимизировать регуляторы автоматического управления по каналу внешнего возмущения как с учетом динамических характеристик объекта управления по каналу регулирующего воздействия, так и по динамическим характеристикам канала крайнего внешнего возмущения, что, несомненно, улучшает качество регулирования переходных процессов. Расчетные формулы обеспечивают высокую точность и удобны для практического использования. В предложенном методе отсутствуют графические номограммы, что исключает субъективность исследователя при определении параметров динамической настройки ПИ-регуляторов. Функциональные зависимости могут применяться для расчета настройки ПИ-регуляторов в широком диапазоне изменения динамических свойств объектов управления.