ТИПЫ РЕГУЛЯТОРОВ - МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ

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20.03.2004 . _________ . . 18.03.2004 .

.420000.001 1 http://www.microl.ua TN-010_Pid_Tuning e-mail: [email protected] Rev.1.02, 28.12.2011 ________ . . 15.03.2004 .

. - 2011

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.420000.001 1 . . . .

. 16

.. 5 .. 5 1 ... 6 1.1 . 6 1.2 . 7 1.3 . 9 1.4 .... 10 1.5 ... 12 1.6 .. 13 1.7 . .. 13 1.8 . .... 15 2 .. 16 2.1 16 2.2 . 16 2.3 . 17 2.4 ..... 18 2.4.1 .. 18 2.4.2 ..... 19 2.5 .. 19 2.5.1 .. 19 2.5.2 ... 20 2.6 .. 21 2.7 ..... 23 2.7.1 24 2.7.2 20%- 24 2.7.3 , . 24 2.8 ... 25 2.8.1 .. 25 2.8.2 25 2.9 .... 26 2.10 ............................ 26 2.10.1 Y .. 27 2.10.2 . 27 2.10.3 tmax .. 27 2.10.4 tp 27 2.10.5 .. 27 2.10.6 28 2.10.7 Rd 28 2.10.8 .. 29

.

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3

.420000.001 1

3 . .............. 30 3.1 .. 30 3.1.1 . .. 30 3.1.2 .. 31 3.1.3 .. 31 3.1.4 . 31 3.1.5 ..32 3.1.6 36 3.2 .. 37 3.2.1 . .. 37 3.2.2 .. 38 3.2.3 .. 39 3.2.4 . 39 3.2.5 40 3.2.6 41 3.3 ... 42 3.3.1 . .. 42 3.3.2 .. 42 3.3.3 .. 43 3.3.4 .. 43 3.3.5 . 43 3.3.6 .. 43 3.4 -, -, -, - .. 44 3.4.1 .. 44 3.4.2 45 3.4.3 .. 46 3.4.4 . * 3.4.5 .. * 3.4.6 .. 48 3.5 . 50 4 . 51 4.1 .. 51 4.2 51 4.3 . 51 4.4 . 51 4.4.1 - 53 4.4.2 - . 53 4.4.3 - .. 53 5 , ..54 5.1 ........................................ 54 5.1.1 .. 54 5.1.2 . 54 5.1.3 () . 54 5.1.4 .. 54 5.2 ................. 55 5.3 ................................. 55 *

.

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4

.420000.001 1

6 . 57 6.1 .... 57 6.2 . 58 6.3 59 6.4 - . * 6.5 - * 6.6 - . * 6.7 . * 6.8 . * 6.9 - .. * 6.10 * 6.11 .. * 6.12 . * 7 60 7.1 .. 60 7.2 . 60 7.3 60 7.4 .. 61 . .. * . .. * . ... * . . * .. 63 *

.

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5

.420000.001 1

(, -, .). : , , , . , , . , . , , , . . , . , . , , . , .

, , , , , - , , , , . , . , , , ( ) : , , , , .

.

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6

.420000.001 1

1

1.1 1.1.1 .1.1. . ( SP, ) E (=SP-PV). Z . , , ( SP) , X - , E , Y , (, ).

1.1 - : SP ; - ( ); X - ; E=SPPV - ; Y - ; Z - ; . 1.1.2 .1.2. . () (, ), , , . Z , . , , SP , X - , Y , (, ).

1.2 - : SP () ; X - ; Y - ; Z - ; .

.

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7

.420000.001 1

1.2 , (). , . 1.2.1 , , , , , , , , , .. .1.1 X PV=X, PV Process Variable . () - . 1.2.2 , , , , - . . , . () () - . (, , , .), () . - , () . 1.2.3 () , . 1.2.4 , . 1.2.5 , . 1.2.6 , (SP) (PV) . 1.2.7 X SP . 1.2.8 () (. .1.1), Y (PV=X) SP. . 1.2.9 (. .1.1), , (). . 1.2.10 (Y) , . , : MV Manipulated Variable () , CO Controlled Output - () . 1.2.11 (SP Set Point Value, W, Wx, Wv) , . 1.2.12 (Z) , . . 1) , ( ), 1.1:

.

.

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8

.420000.001 1

1.1 - ,

1

, . . : 1) ; 2) ; 3) .

2

2) , , 1.2: 1.2 -

1

2

()

. 1. . 2. , . , . 1.2.13 (E = SP-PV = SP-X) (SP) (PV) . 1.2.14 (E = PV-SP = X-SP) (PV) (SP) . 1.2.15 . (, ), ( ) , , . : 1) ; 2) . 1.2.16 . . () . : 1) (, ), ; 2) (, , ) . , , .

.

.

.

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9

.420000.001 1

1.3 () 1.3. 1.3 -

. X=SP=const

. SP=F[SPprog(t)] ,

. X=var

1 ( )

. . X=var

2

( .. , )

. -

3

. : / ( . . )

, , , , . 4

,,- -

. 3

,

5

(, ).

( ) 6 ( )

, , . , , , , ,

(. .1) 7

(. .1) .. , ,

8

, -, . .2 . .2 . .3

9

. .4 () 10 -

() ,

( ) 11

.

.

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10

.420000.001 1

1.3: 1) (): ( ) - . . 1.3, . (X1 + X2 + + Xn) = (X1) + (X2) + + (Xn) (1.1)

1.3 - 2) - . .1.4: ) )

1.4 - ) ) 3) ( ) . .1.5:

1.5 - , : - 4) . . 1.6:

1.6 - (. . 1.6) () . . : Z, , , ( ).

.

.

.

.

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11

.420000.001 1

1.4 , , , , , . . - (, ) . , , , . , . (1-1.5)%. - , . . 1.7:

1.7 - 1.7: : , , - , - , - , - ( , , , , ), - , - , - , - , ( ), - ( , ). : SP- , E - , Up- , U - , h - , Q- , Z - , PV=X - ( ), Y - ( ). , (0-5, 0-20, 4-20mA) (0-10 ). : 1) (mB, ) ; 2) ; 3) ; 4) , . (. . 1.7). : 1) . 2) ( , ). 3) . . , , . , . , . .

.

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12

.420000.001 1

1.5 , , , , , , . () 1.4. 1.4 -

1

, -

2 * ()

*. , . , , . *

3 . - . ( )

4

( ) - - ,

5

6

. ( ). . . . : . , .

7

8

. . , , , ,

9

10 () ()

11 ( )

. . () . , , .. , . , . ( ). , .. .

.

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13

.420000.001 1

1.6 , , , , . : 1) , , , , 2) , 3) , , 4) . : , . - , . , , , . : 1) - : 0,2-1 /2 0,02-0,1 ; : 1,4 /2; : 300 . 2) , : ) , : 0-5 , 0-20 , 4-20 .; ) , : 0-1 , 0-10 . () - . , . : , , . 80 % . , . . , . : , , , . , ( , , F, L, Q ..). , : . : . : , , . 1.7 . , , . , , (. .1.8). , : 1) , (, , , . ). 2) , , .. . 3) (, , , .) , .

.

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14

.420000.001 1

1.8 - 1.8. , ..1.8. ..1.8.. . : (, mV, ) ; ; ; , . , : ; , - 10, - 100. . 1.7.1 : , , : , ; ; ; (); ; ; ; . 1.7.2 : : ( ); ( , ); ( ); ( - ). : ( ); ( ); (, , ); ( ); ( , , ); ; ( ); ( ). 1.7.3 , : , , . (), -. .

.

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15

.420000.001 1

, : : : , , . : , , . : , , . 1.7.4 : - , . , , . : , , , . 1.8 . , .

.

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16

.420000.001 1

2

2.1 : - , .. , - , - , , , . : , , , , , (, ) . , , , . , , , , .. , , , . 2.2 - , ..:

Y = (X) (2.1) Y(X) . 2.1: 2.1 - (Y) - , . - . , . - , .. - , :

Y = k*X + b (2.2) (2.2), k b. , , . , . , , . , .

.

.

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17

.420000.001 1

2.3 - - . Y(t). , Y , 2.2.

2.2 - . , . X(t) , .2.3:

)

) - (-)

)

) ()

2.3 -

Y(t) : h(t) - , .. (0) = 0 (0) = 0. (t) - - . , , , , :

Y(t) = A * sin(*t + ), (2.3) : A - , - , - . (, .) - () . (): - ( ); - ; - ; , - .

.

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18

.420000.001 1

2.4 2.4.1 , . (, , . ), . . , .2.4 ( ): ) , ), ) , , ) (, ), ) , ) , . ) ) ) ) ) )

2.4 - 2.4: ) , . = *, W() = ( - ). - , . . ) . . , .. . ) , 2.4-. . . : , ; . ) . . .2.4-: ) () .2.4-, . . , . ) .2.4-. 0 : ( 1 22) ( 1

.

.

.

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19

.420000.001 1

2.4.2 . - . : 1) :

W = W1 x W2 x W3 (2.4) . 2) :

W = W1 + W2 + W3 + (2.5) . 2.5 2.5.1 , . Y() X() .

Y() W() = X()

(2.6)

- :

B(p) b0 + b1p + b2 p2 + + bm pm W() = =

A() a0 + a1p + a2 p2 + + an pn (2.7)

: B(p) = b0 + b1p + b2 p2 + + bm pm - , (p) = a0 + a1p + a2 p2 + + an pn - . , (n). (2.6) ,

Y() = W() * X() (2.8) , . . , . ( ) : 1) :

K e - W0() = +1

(2.9)

: - , - , - , .

.

.

.

.

.

.

.

. .

20

.420000.001 1

2) :

K e - W0() =

(2.10)

3) :

K e - W0() =

(1+1)*(2+1) (2.11)

2.5.2 : 1. . 2. . , , . , : ( , , ) . 2.3; ( , - ). . , , , , . , . : ; . , , , . . , . . . , : , (.. ); ( ); , , () . .

.

.

.

.

.

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21

.420000.001 1

2.6 . ( ) . 2.3. ( ) . , , . 2.6.1 , 2.1: 2.1 - No 1 ,

. 2 ,

. . . .

3 ( ) .

4 , , , .

5 , , , , , , , .

2.1: : , , .. X (, ) Y ( ) , . , . , , . . 2.6.2 , . , , . (t) h(t) . 2.5. , ( ) . ( 2.9) . ( ) ( 0 1) . . (. . 2.5). .

.

.

.

.

.

.

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22

.420000.001 1

( ). .

2.5 - ( ) :

, , d, , R. 1) , , ( ), :

=

(2.12)

, ( = 1/). 2) - t . , , . 3) , , . d . () . . - , , . () d . , , 0,1. , d - . - , , - , . 4) .2.5. , 0,63* d1, ..:

= 0,63 - d1 (2.13) 5) R - , :

R = X / (2.14)

.

.

.

.

.

.

.

. .

23

.420000.001 1

2.6.3

2.6 - ( ) . :

h / t =

(2.15)

d , .2.6. 100% . . d R. 0,3. R :

R = h / t (2.16)

= / R (2.17) 2.7 , . , . . : 1. . 2. 20%- . 3. , .

.

.

.

.

.

.

.

. .

24

.420000.001 1

2.7.1 (. . 2.7). (. . 2.7) , Z ( ). , tp . , .

2.7 - , - , t - .

2.7.2 20%- (. . 2.8). , .. t1= min = 20%.

2.8 - 20%- - , t - .

2.7.3 , (. .2.9). :

Jmin = Ep2(t)dt min

0 (2.18)

.2.9 - - , t - .

(1- ) . , , ( ) ( ). , , pH - . .

.

.

.

.

.

.

.

. .

25

.420000.001 1

2.8 : , , , . :

= * * * * (2.19) , . , , . 2.10:

2.10 - 2.8.1 :

=

(2.20)

, - . , :

max - min = max min

(2.21)

max, min, max, min - . 2.8.2 . :

/ =

/ (2.22)

, =8%, =70%, =18 =134. (2.22) :

18 / 134 = = 1,17

8 / 70

() . .

.

.

.

.

.

.

.

. .

26

.420000.001 1

2.9 . . (, ) , . , . , . , , , ( ): 1) , 2) , 3) , 4) , 5) . 2.10 () . , . , , . . , , ( ). : - , - , - , - . , : 1) Y, 2) , 3) tmax, 4) tp, 5) ( ), 6) , 7) Rd, 8) . , , , . 2.11.

.

.

.

.

.

.

.

. .

27

.420000.001 1

2.11 - 2.10.1 Y Y , .2.11. 2.10.2 :

1 3 =

3 (2.23)

1 3 - 1- 3- .2.11. 2.10.3 tmax tmax , .2.11. 2.10.4 tp tp .2.11 : , , = 5%Y 2 (. .2.11). tp Y(t) . , 5 % . , , . . . 2.10.5 = - , - (. .2.11). , - . . , - .

.

.

.

.

.

.

.

. .

28

.420000.001 1

2.10.6 . ( ) . .2.11 :

Ymax Y = * 100%

Y (2.24)

Ymax Y .2.11. , :

1 = * 100%

m (2.25)

Xm X1 . 2.12.

2.12 - 2.10.7 Rd Rd :

Y1 Rd = * 100%

Y0 (2.26)

Y1 Y0 . 2.13.

2.13 - Rd , .. .

.

.

.

.

.

.

.

. .

29

.420000.001 1

2.10.8 M ( ) , , . 2.14.

2.14 - , =1,5-1,6 , .. 20% 40%. M . , 0,05. , . .

.

.

.

.

.

.

.

. .

30

.420000.001 1

3 .

. () 1.3 .1.3. 3.1-3.3 () . () , (). , . -, - . 3.4-3.5 -, -, -. 3.1 3.1.1 . , . . - : , , , , . ( ) . , , , - (), ( - ) - . . 3.1.

3.1 - : , , SP

(), , PV=X , , Z .

(, ) (, ) SP ( ), . 3.1.3. , , : , (X=PV) SP. Y () , () SP. SP-H, .. H .

.

.

.

.

.

.

.

. .

31

.420000.001 1

3.1.2 : Y (. . 3.2).

3.2 - Y - : Y = max X SP, H- . 3.1.3 . . .3.3.

3.3 - 3.3. - (, ) SP . , , , . ( ) , . () . , SP - , SP - . , . 3.1.4 - , (. . 3.4), .. PV (X) . . : d, ( ), R ( ), H .

.

.

.

.

.

.

.

. .

32

.420000.001 1

3.4 - ( ) d 5-15% SP. , d /, R - . d - (. .3.4). , , , . , , (, ). , ( , , .). 3.1.5 3.1.5.1 - . . 3.5: ) ) ) )

3.5 - , . 3.5-: - , , , .. . - . , . 3.5-: , .. . - . , . 3.5- 3.5-: . . .3.5- . - -.

.

.

.

.

.

.

.

. .

33

.420000.001 1

.3.5- . - -. 3.1.5.2 () , (, MIN MAX), . , : . , . , , . () . 3.5(-) 3.1.5.1. , .3.5 .3.5 . () . 3.1.5.3 , ALmin ALmax. , : , . , ALmin ALmax . ALmin ALmax . 3.6 .

3.6 - SP1 ALmin ALmax. PV SP1 ALmin MIN. PV SP1 ALmax MAX, .., SP1: MIN , : PV < SP1 - ALmin. MAX , : PV > SP1 + ALmax. ( .3.6 ).

.

.

.

.

.

.

.

. .

34

.420000.001 1

SP1 SP2. , PV SP2 ALmin MIN. PV SP2 ALmax MAX, .. SP2: MIN , : PV < SP2 - ALmin. MAX , : PV > SP2 + ALmax. ( .3.6 ). , , ALmin ALmax , .. 3.6. . 3.5(-) 3.1.5.1, . 3.1.5.4 , , , () () , . () . : , , .. ( ) , . , ( ). , - . , .. . , , . ( . 3.5(-) 3.1.5.1) . .3.7 MIN MAX.

3.7 - 3.7. 1 , 2 . (DOn) - MIN-MAX.

.

.

.

.

.

.

.

. .

35

.420000.001 1

3.1.5.5 , . , (, ) , .. "" . 3.8. , , 1-2 , 1, 1 1 . , , 1-2 , 1, 1 .

3.8 - : , . 3.5(-) 3.1.5.1, : , , , , (, 1 100 ). .3.9 (MAX) 2 .

3.9 - 3.1.5.6 . : N , N = 015, TPV , TPV = 015 , . , : 0 ( ). < 0 , : , : = (PVi SP) + (PVi PVi-1) * N PVi, PVi-1 - () TPV (, 3 ), SP () , N - , N = 2. , . , .. N=0, = PVi SP. , . , .

.

.

.

.

.

.

.

. .

36

.420000.001 1

3.1.6 3.1.6.1 : , (), , (), ( 2 8), ( ) , () ( , , , ). 3.1.6.2 , , , : , (. 3.1.3, 3.1.5), , , , ( ), , , ( ) / , () ( -) , ., . . , : ( ) , - , . , , . : ( ), , . 3.1.6.3 (d >0,2) , . .

.

.

.

.

.

.

.

. .

37

.420000.001 1

3.2 3.2.1 . . - : , , , , . , - , , , , , , , . (, ), ( - ), ( - ) - , . , - . .3.10. . . SP - - . SPL (), . ( ) - SP . SPH , , (). LE SP SPH SPL DB

3.10 - SPL - SP ( ) - SPH . ( ) DB ( ) - (. . 3.10).

.

.

.

.

.

.

.

. .

38

.420000.001 1

DB , , .., . . ( ) DB . (DB): (. .3.10), (. .3.12). . 3.11.

3.11 -

: , , SP (), , PV=X , ()

() , Z . (, ) ( ), (. 3.2.3). 3.2.2 : Y () Y () (. . 3.12). ) )

3.12 - 3.12- . . 3.12- . . (. ): - , . , - .

.

.

.

.

.

.

.

. .

39

.420000.001 1

(. .3.12-) : Y - : Y = max XSP-DB+, - . Y - : Y = max X>SP+DB, DB- . Y - : Y = 0 X

.

.

.

.

.

.

.

. .

40

.420000.001 1

: d, ( ), R ( ), DB H . ( ) d 3-10% SP. , d /, R - . d , DB - (. .3.13). , , , . , , (, ). , ( , , .). 3.2.5 : . 1) DB. : (. .3.10) (. .3.12). . , - . 2) . , . (, ) - , . , . 3) . (. . 3.12). .

.

.

.

.

.

.

.

. .

41

.420000.001 1

3.2.6 , , . : . , . (, , Y) - t. (, , Y) - t. (, , Y) - t. (, , Y) - t. DB ( ). ( , , ). .3.14 ( ). 3.14. . 3.11. , . 3.2.2, . 3.12-, . (-) .

3.14 - - , , . t, t t, t , (, , , , , ), .

.

.

.

.

.

.

.

. .

42

.420000.001 1

3.3 : , , . 3.3.1 . . - : , , , , ., , , , , . , , , , . . , , , () . . 3.15.

3.15 -

: , , SP (), , PV=X ,

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