Не работает пид регулятор

Тема: не работает пид-регулятор(((

Опции темы

Отображение

не работает пид-регулятор(((

Использую пид регулятор из библиотеки pidreg и плк-100. пид выполняет свою функцию, но лишь тогда, когда значение близко к уставке+-10 процентов. ежели например текущее значение 10 а уставка 80 то пид просто не реагирует воздействием((

Я обычно использую ПИД из библиотеки Util.lib, а вызываю регулятор в программе с периодичностью 1 сек. Этот вариант 100% рабочий.

Проще свой написать. Это 7 строчек на языке ST.

А по pidreg, необходимо все параметры вызова функционального блока (кусок кода). Входной сигнал и вычисленное управляющее воздействие.

Сегодня Пид-регулятор заработал. НО!! регулирование сближается к заданию в пределах 5 процентов. и рисует на графике синусоиду! Пид, выйдя на уставку не останавливается, а постоянно регулирует! в ФБ нет упоминание о зоне нечувствительности! как ее можно организовать? вместе с пидом из Util lib использую блок VALVE_REG_NO_POS из библиотеки pidregulator.lib. может в нем проблема? не могу понять как пользлваться входом SINH:BOOL; (* синхронизация начального положения*) этого ФБ. подскажите пожалуйста.

на столе для наглядности подключил мэо(механизм электрический однооборотный) и использую в качестве регулируемой величины датчик его положения.

Колебательный процесс для замкнутых систем регулирования это нормально, а вот амплитуда и частота колебаний и есть в нашем случае качество регулирования.

Для уменьшения колебаний поставь коефициент пропорциональности 1 (Потом начинать подбирать настройки регулятора иммено с этого коэфициента)
Время интегрирования для регулятора 60 сек.
Время дифференцирования 1 сек.

PID_Otoplen(
ACTUAL:=irIzmerenoe,
SET_POINT:=rlZadanie,
KP:=1,
TN:=60,
TV:=1,
Y_MANUAL:=0,
Y_OFFSET:=0,
Y_MIN:=0,
Y_MAX:=100,
MANUAL:=FALSE);
intPosValveOtoplen:=TRUNC(PID_Otoplen.Y);

Для Valve_REG_NO_POS
DBF:=1 (*это зона нечувствительности поставь 1 или 2*)

ValveOtoplen_REG_NO_POS(
IN_VAL:= TRUNC(PID_Otoplen.Y),
DBF:=1,
FullMotionTime:=120,
LuftTime:=3,
SYNC:=0,
ReversTime:=3,
MinWork:=0.5,
MinStop:=1,
LESS=>qblnValveOtoplenie_Close, (*Закрытие клапана*)
MORE=>qblnValveOtoplenie_Open); (*Открытие клапана*)

После выше указанных манипуляций клапан будет адекватно изменять свое положение в соответствии с выставляемым заданием.

использую такой
PID_velo(язык ST) — ПИД регулятор. Использована скоростная форма (velocity form ) или рекуррентная формула алгоритма. Реализован безударный переход в ручной режим и автоматический. Можно использовать как в прямом, так и в обратном процессе (холодильник или нагреватель).e(t)- ошибка рассогласования
плюс еще полезные вещи
RS485_1err(язык ST)- отслеживает ошибки сети и наличие сетевого обмена
T1_T_control (язык LD) -программа показывает использование
T1S(язык LD)-задается такт в 1 секунду(включен 1 сек. И выключен 1 сек.). Настраивается в панели конфигуратора. Используется для тактирования ПИД регулятора. В блоке PID_velo выделяется передний и задний фронт сигнала T1S
T_trigg(язык LD) По нажатию одной и той же кнопки происходит включение и выключение(при потребности включить в компиляцию)
time_C(язык ST)-преобразует в миллисекунды циклические отсчеты времени преобразования с МВА-8. Удобно для настройки сетевых параметров и всех тактируемых элементов. Пример: зная, что время обновления канала 700мс нет смысла тактировать PID_velo сигналом 100мс
valTOhmiINT(язык LD) определяет ошибку МВА-8 или сбой сети и подает необходимое значение, заведомо неверное, на панель оператора.
ПЛК-110-ххх-60- М

Источник

Форум АСУТП

Клуб специалистов в области промышленной автоматизации

• Обязательно представиться на русском языке кириллицей (заполнить поле «Имя»).
• Фиктивные имена мы не приветствуем. Ивановых и Пупкиных здесь уже предостаточно — придумайте что-то пооригинальнее.
• Не писать свой вопрос в первую попавшуюся тему — вместо этого создать новую тему.
• За поиск и предложение пиратского ПО — бан без предупреждения.
• Рекламу и частные объявления «куплю/продам/есть халтура» мы не размещаем ни на каких условиях.
• Перед тем как что-то написать — читать здесь и здесь.

Не работает регулятор PID 3 Step.

Не работает регулятор PID 3 Step.

Сообщение Serg_G » 06 мар 2019, 10:55

Не работает регулятор PID 3 Step.

Сообщение POV » 06 мар 2019, 11:36

Уверены что эта версия портала и ваш симулятор поддерживают PID?
В симуляторе откройте HELP, поищите «PID» и посмотрите support или not support для вашего ЦПУ.

14 SP1 не поддерживает например для 1200 — цитата из help от симулятора:

Technology module and technology object support: S7-1200

Technology module support

S7 PLCSIM does not simulate the following technology modules:
Counting
PID Control
Motion Control

Technology object support
S7 PLCSIM does not currently support the following technology objects:
Motion control
PID

15.1 я еще не ставил.

Не работает регулятор PID 3 Step.

Сообщение CHANt » 06 мар 2019, 11:47

Не работает регулятор PID 3 Step.

Сообщение Serg_G » 06 мар 2019, 12:01

Уверены что эта версия портала и ваш симулятор поддерживают PID?
В симуляторе откройте HELP, поищите «PID» и посмотрите support или not support для вашего ЦПУ.

14 SP1 не поддерживает например для 1200 — цитата из help от симулятора:

Technology module and technology object support: S7-1200

Technology module support

S7 PLCSIM does not simulate the following technology modules:
Counting
PID Control
Motion Control

Technology object support
S7 PLCSIM does not currently support the following technology objects:
Motion control
PID

Источник

ПИД регулятор

ПИД регулятор – один из самых распространенных автоматических регуляторов. Он настолько универсален, что применяется практически везде, где нужно автоматическое управление. Например температурой: специальные печи, холодильники, инкубаторы, паяльники, сопло и стол 3D принтера, ИК паяльные станции и прочее. Поддержание частоты оборотов мотора, например для станков. Всевозможные балансирующие штуки, гироскутеры, сигвеи, левитирующие магнитные платформы, и конечно же квадрокоптеры и самолёты с автопилотом. Это всё ПИД регулятор. Почему именно ПИД? Существуют и другие регуляторы, превосходящие ПИД по адаптивности к управляемой системе и стабильности, например линейно квадратичный. Но, чтобы грамотно синтезировать такой регулятор, нужно быть гораздо больше чем “семи пядей” во лбу, а настройка ПИД регулятора дело хоть и неприятное, но фактически очень простое и под силу любому, а сам ПИД регулятор универсален для почти любого процесса.

Система управления

Прежде чем переходить непосредственно к пиду, очень важно понять и запомнить несколько базовых понятий, из которых состоит автоматическая система. В первую очередь это регулятор, который всем заправляет и находится в центре системы. Регулятор в данном понимании – математический алгоритм или часть программы, которая крутится на микроконтроллере. Регулятор, как алгоритм, работает с обычными числами. Объект управления – это девайс, которым мы управляем, например печка или мотор. Для этого у нас есть управляющее устройство, например диммируемый тен или драйвер мотора. Управляющее устройство получает от регулятора управляющий сигнал, то есть конкретное число. Это может быть заполнение шим сигнала, от 0 до 255, а может быть угол поворота сервомашинки от 0 до 180, потому что регулятору без разницы чем управлять. В объекте управления у нас стоит датчик, с которого регулятор получает управляемую величину, то есть текущий сигнал с датчика. Это – обратная связь, которая и даёт возможность системе ирчно поддержать заданное значение. В случае с печкой это температура, а с мотором – частота оборотов. Ну и наконец регулятор получает установку (уставку), то есть число, к которому он должен привести текущее значение с датчика. Установка может задаваться каким угодно образом: крутилкой, ползунком, энкодером, кнопками, да хоть смской или голосовым вводом. Регулятору это неважно, для него это просто цифра. Задача регулятора состоит в том, чтобы сравнивать текущее значение с установкой и выдавать управляющий сигнал на управляющее устройство. То есть в программе это будет выглядеть условно так: регулятор получил установку, регулятор получил значение с датчика, регулятор выполнил вычисления и выдал нам управляющий сигнал, опять же число. Если это шим – мы его подаём через функцию генерации шим. Есть ещё один момент – регулятор должен делать расчёты и применять управляющий сигнал через равные промежутки времени, то есть с равным периодом или частотой. Эта частота называется частотой дискретизации системы, а период обозначается как dt, прямо как период интегрирования.

Под капотом у ПИД регулятора

ПИД регулятор состоит из трёх составляющих: пропорциональной P, интегрирующей I и дифференциирующей D, формируется просто как сумма трёх значений, умноженных каждая на свой коэффициент. Эта сумма после вычислений становится управляющим сигналом, который подаётся на управляющее устройство, обозначим его как out.

kP, kI и kD это и есть те самые коэффициенты, которые нужно настроить для работы ПИДа. Значения тут могут быть самые разные, от 0.001 то десятков и тысяч, это зависит от конкретной системы. Тут есть ещё один момент: любой коэффициент может быть равен нулю, и в таком случае обнуляется вся его компонента. То есть регулятор можно превратить в П, ПИ, ПД, и прочие сочетания. Разные системы требуют разного подхода, именно поэтому ПИД регулятор такой универсальный. В дальнейшем будем пользоваться следующими названиями переменных:

• out – выход с регулятора (управляющий сигнал)
• setpoint – установка (заданное значение)
• input – вход (значение с датчика)
• err – ошибка регулирования
• dt – период вычисления и регулирования

P составляющая

Пропорциональная составляющая предоставляет собой разность текущего значения с датчика и установки.

Данная разность называется ошибкой регулирования, то есть насколько далеко находится система от заданного значения. Получается чем больше ошибка, тем больше будет управляющий сигнал и тем быстрее система будет приводить управляемую величину к заданному значению. Коэффициент kP тут влияет роль усиления ошибки и настраивается вручную. Но в то же время, если система пришла к заданной величине, ошибка станет равной нулю, и управляющий сигнал тоже! Другими словами, п регулятор никогда не сможет привести к заданному значению, всегда будет некая ошибка. П составляющая является основной в ПИД регуляторе и так сказать тянет самую большую лямку, регулятор может неплохо работать только лишь на ней одной. P составляющая исправляет ошибку в текущий момент времени.

I составляющая

Интегральная составляющая просто суммирует в саму себя ту же самую ошибку, разность текущего и заданного значения, умноженную на период дискретизации системы, то есть на время, прошедшее с предыдущего расчёта dt – фактически берёт интеграл от ошибки по времени.

В самом регуляторе это ещё умножается на коэффициент kI, которым настраивается резкость данной составляющей. В интегральной составляющей буквально копится ошибка, что позволяет регулятору с течением времени полностью её устранить, то есть привести систему ровно к заданному значению с максимальной точностью. I составляющая исправляет прошлые, накопившиеся ошибки.

D составляющая

Дифференциальная составляющая представляет собой разность текущей и предыдущей ошибки, поделенную на время между измерениями, то есть на ту же dt, которая общий период регулятора. Иными словами – это производная от ошибки по времени.

Фактически D составляющая реагирует на изменение сигнала с датчика, и чем сильнее происходит это изменение, тем большее значение прибавляется к общей сумме. Иными словами, D позволяет компенсировать резкие изменения в системе и при правильной настройке предотвратить сильное перерегулирование и уменьшить раскачку. Коэффициент д позволяет настроить вес, или резкость данной компенсации, как и остальные коэффициенты регулируют свои составляющие. D составляющая в первую очередь нужна для быстрых систем, то есть для систем с резкими изменениями, такие как квадрокоптер или шпиндель станка под переменной нагрузкой. D составляющая исправляет возможные будущие ошибки, анализируя скорость.

Настройка регулятора

Для настройки регулятора нужно варьировать коэффициенты:

• При увеличении kP увеличивается скорость выхода на установленное значение, увеличивается управляющий сигнал. Чисто математически система не может прийти ровно к заданному значению, так как при приближении к установке П составляющая пропорционально уменьшается. При дальнейшем увеличении kP реальная система теряет устойчивость и начинаются колебания.
• При увеличении kI растёт скорость компенсации накопившейся ошибки, что позволяет вывести систему точно к заданному значению с течением времени. Если система медленная, а kI слишком большой – интегральная сумма сильно вырастет и произойдёт перерегулирование, которое может иметь характер незатухающих колебаний с большим периодом. Поэтому интегральную сумму в алгоритме регулятора часто ограничивают, чтобы она не могла увеличиваться и уменьшаться до бесконечности.
• При увеличении kD растёт стабильность системы, она не даёт системе меняться слишком быстро. В то же время kD может стать причиной неадекватного поведения системы и постоянных скачков управляющего сигнала, если значение с датчика шумит. На каждое резкое изменение сигнала с датчика Д составляющая будет реагировать изменением управляющего сигнала, поэтому сигнал с датчика нужно фильтровать (читай урок по фильтрам).

Вот так выглядит процесс стабилизации при изменении коэффициентов: Настройка регулятора – дело не очень простое. Начальные коэффициенты для подбора можно получить по следующему алгоритму: сначала выставляем все коэффициенты в 0. Плавно увеличиваем kP до появления незатухающих колебаний. Значение kP, при котором они появились, запишем и обозначим как kP1. Далее замеряем период колебаний системы в секундах, обозначим как T. Итоговые коэффициенты получим так:

• kP = 0.6 * kP1
• kI = kP / T * 2 * dt
• kD = kP * T / 8 / dt

Например, незатухающие колебания появились при kP 20, период колебаний составил 3 секунды. Период dt в системе будет 50 мс (0.05 с). Считаем:

На полученных коэффициентах должны более-менее работать большинство систем, но не все. Также можно воспользоваться автоматическим тюнером коэффициентов, например два разных алгоритма встроены в библиотеку GyverPID.

Реализация на C++

Соединяя все рассмотренные выше уравнения, получим:

Это готовая функция, которая принимает значение с датчика, установку, три коэффициента и время, а также ограничение выхода с регулятора. Как пользоваться этой функцией: функция должна вызываться с некоторым периодом, причем длительность этого периода нужно будет передать в функцию в секундах. Если попроще, можно использовать задержку. Но делать так не рекомендуется, лучше сделать таймер на миллис и работать с ним. Функция возвращает управляющий сигнал, то есть можно подать его например как ШИМ. Период dt имеет такой смысл: чем инерционнее у нас система, тем реже можно вычислять пид. Например для обогрева комнаты период можно поставить 1 секунду или больше, а для контроля за оборотами двигателя надо будет поставить пару десятков миллисекунд, то есть около сотни раз в секунду.

Видео

Источник