Интегральное завершение

Интегральное завершение , также известное как завершение интегратора ^[1] или сбросить загрузку , ^[2] относится к ситуации в ПИД-регуляторе , когда происходит большое изменение уставки (скажем, положительное изменение), и интегральная составляющая накапливает значительную ошибку во время нарастания (завершения), таким образом выходя за пределы и продолжая увеличиваться по мере устранения этой накопленной ошибки (смещение по ошибкам в другую сторону).

Решения

Эту проблему можно решить путем

Инициализация интеграла контроллера желаемым значением, например, значением до возникновения проблемы. ^{[ нужна ссылка ]}
Увеличение уставки с подходящим темпом
Условное интегрирование : отключение интегральной функции до тех пор, пока контролируемая переменная процесса (PV) не войдет в контролируемую область. ^[3]
Предотвращение накопления интегрального члена выше или ниже заранее определенных границ ^[4]
Обратный расчет интегрального члена для ограничения результатов процесса в допустимых пределах. ^[5]^[6]^[3]
Интегратор Clegg : обнуление целочисленного значения каждый раз, когда ошибка равна нулю или пересекает его. ^[7] Это позволяет избежать попыток контроллера заставить систему иметь тот же интеграл ошибки в противоположном направлении, который был вызван возмущением, но вызывает колебания, если для поддержания процесса на заданном значении требуется ненулевое значение управления. ^[8]

возникновение

Интегральная завершенность, в частности, возникает как ограничение физических систем по сравнению с идеальными системами из-за того, что идеальный результат физически невозможен ( насыщение процесса : выход процесса ограничен в верхней или нижней части шкалы, что делает ошибку постоянной). Например, положение клапана не может быть более открытым, чем полностью открытым, а также не может быть более закрытым, чем полностью закрытым. В этом случае защита от завершения может фактически включать в себя отключение интегратора на периоды времени, пока отклик не вернется в приемлемый диапазон.

Обычно это происходит, когда выходной сигнал контроллера больше не может влиять на управляемую переменную или если контроллер является частью схемы выбора и выбран правильно.

Интегральный запуск был большей проблемой в аналоговых контроллерах. В современных распределенных системах управления и программируемых логических контроллерах гораздо проще предотвратить интегральное завершение, либо ограничив выходной сигнал контроллера, либо ограничив интеграл для получения допустимого выходного сигнала, ^[5] или с помощью внешней обратной связи сброса, которая представляет собой средство обратной связи выбранного выхода на интегральную схему всех контроллеров в схеме выбора, чтобы замкнутый контур поддерживать .

Ссылки

^ «Примечания по применению микрочипа AN532: Сервоуправление двигателем постоянного тока» (PDF) . Microchip Technology, Inc. 1997. с. 4 . Проверено 7 января 2014 г.
^ М. Тэм. «Дискретные ПИД-регуляторы» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 28 марта 2020 г. Проверено 7 января 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б Астром, Карл Йохан; Рундквист, Ларс (1989). «Завершение интегратора и как его избежать» (PDF) . 1989 Американская конференция по контролю . стр. 1693–1698. дои : 10.23919/ACC.1989.4790464 . S2CID 36848080 .
^ Борегар, Бретт. «Улучшение PID для начинающих: сброс настроек» . Блог проекта . Проверено 21 ноября 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б Купер, Дуглас. «Интегральный (сброс) запуск, логика оболочки и форма PI скорости» . Проверено 18 февраля 2014 г.
^ Астрем, Карл (2002). Проектирование системы управления (PDF) . стр. 228–231.
^ Чжэн, Цзиньчуань; Го, Юцянь; Фу, Миньюэ; Ван, Юи; Се, Лихуа (2007). «Улучшенная конструкция управления сбросом для этапа позиционирования PZT» . 2007 Международная конференция IEEE по приложениям управления . стр. 1272–1277. дои : 10.1109/CCA.2007.4389410 . hdl : 1959.13/937597 . ISBN 978-1-4244-0442-1 . S2CID 14877444 .
^ Холлот, резюме (1997). «Возвращаясь к интеграторам Clegg: периодичность, стабильность и IQC» . Тома трудов МФБ . 30 (27): 31–38. дои : 10.1016/S1474-6670(17)41154-2 .

[1] «Примечания по применению микрочипа AN532: Сервоуправление двигателем постоянного тока» (PDF) . Microchip Technology, Inc. 1997. с. 4 . Проверено 7 января 2014 г.

[2] М. Тэм. «Дискретные ПИД-регуляторы» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 28 марта 2020 г. Проверено 7 января 2014 г.

[Astrom_1989-3] Jump up to: ^а ^б Астром, Карл Йохан; Рундквист, Ларс (1989). «Завершение интегратора и как его избежать» (PDF) . 1989 Американская конференция по контролю . стр. 1693–1698. дои : 10.23919/ACC.1989.4790464 . S2CID 36848080 .

[4] Борегар, Бретт. «Улучшение PID для начинающих: сброс настроек» . Блог проекта . Проверено 21 ноября 2021 г.

[Cooper,_2014-5] Jump up to: ^а ^б Купер, Дуглас. «Интегральный (сброс) запуск, логика оболочки и форма PI скорости» . Проверено 18 февраля 2014 г.

[Astrom-6] Астрем, Карл (2002). Проектирование системы управления (PDF) . стр. 228–231.

[7] Чжэн, Цзиньчуань; Го, Юцянь; Фу, Миньюэ; Ван, Юи; Се, Лихуа (2007). «Улучшенная конструкция управления сбросом для этапа позиционирования PZT» . 2007 Международная конференция IEEE по приложениям управления . стр. 1272–1277. дои : 10.1109/CCA.2007.4389410 . hdl : 1959.13/937597 . ISBN 978-1-4244-0442-1 . S2CID 14877444 .

[8] Холлот, резюме (1997). «Возвращаясь к интеграторам Clegg: периодичность, стабильность и IQC» . Тома трудов МФБ . 30 (27): 31–38. дои : 10.1016/S1474-6670(17)41154-2 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]