Интегральное закручивание - Integral windup

Основная статья: ПИД-регулятор

Интегральное закручивание, также известный как завершение интегратора[1] или же сбросить время,[2] относится к ситуации в ПИД-регулятор обратной связи где происходит большое изменение уставки (скажем, положительное изменение), а интегральный член накапливает значительную ошибку во время нарастания (нарастания), таким образом превышение и продолжает увеличиваться по мере того, как эта накопленная ошибка раскручивается (компенсируется ошибками в другом направлении). Конкретная проблема - это чрезмерное превышение.

Решения

Эту проблему можно решить с помощью

  • Инициализация интеграла контроллера желаемым значением, например значением до возникновения проблемы
  • Увеличение уставки с подходящей рампой
  • Отключение интегральной функции до тех пор, пока переменная процесса (PV) вошла в контролируемую область
  • Предотвращение накопления интегрального члена выше или ниже заранее определенных границ
  • Обратное вычисление интегрального члена для ограничения выхода процесса в допустимых пределах.[3]
  • Обнуление интегрального значения каждый раз, когда ошибка равна нулю или пересекает его. Это позволяет избежать попытки контроллера заставить систему иметь такой же интеграл погрешности в противоположном направлении, как это было вызвано возмущением.

Вхождение

Интегральное накопление, в частности, возникает как ограничение физических систем по сравнению с идеальными системами из-за того, что идеальный выход физически невозможен (процесс насыщенность: выход процесса ограничен по верхнему или нижнему краю шкалы, что делает ошибку постоянной). Например, положение клапана не может быть более открытым, чем полностью открытым, а также не может быть закрыто более, чем полностью закрыто. В этом случае антизаключение может фактически включать отключение интегратора на периоды времени, пока отклик не вернется в допустимый диапазон.

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

Интегральное завершение работы было большей проблемой в аналог контроллеры. В современном Распределенные системы управления и Программируемые логические контроллеры, гораздо проще предотвратить интегральное срабатывание, ограничив выход контроллера или используя внешнюю обратную связь сброса, которая является средством обратной передачи выбранного выхода на интегральную схему всех контроллеров в схеме выбора, чтобы замкнутый цикл поддерживается.

Кроме того, интегральные члены, как правило, могут иметь нежелательные эффекты. Различные ситуации могут потребовать разного интегрального поведения. Например, в навигационной системе, основанной на пеленге и ошибке между целевым и фактическим пеленгом, интегральный член имеет желаемую способность исправлять пеленг после отклонения и восстанавливать курс (а не только пеленг) на желаемый. И наоборот, круиз-контроль скорости автомобиля не должен пытаться уравновесить ошибки в одном направлении с ошибками в другом. Например, период времени, проведенный ниже заданного значения скорости, не должен уравновешиваться равным интегралом выше заданного значения скорости. В последнем случае желательно обнулять интегратор каждый раз, когда ошибка равна нулю или когда ошибка меняет знак. Удобный и надежный метод определения того, когда ошибка меняет знак или становится равной нулю, - это умножение текущей ошибки на предыдущую. (Предыдущая ошибка будет доступна, если также используется производный член.) Если произведение равно нулю или отрицательно, интегратор должен быть обнулен.

Рекомендации

  1. ^ «Примечание по применению микросхемы AN532: сервоуправление двигателем постоянного тока» (PDF). Microchip Technology, Inc. 1997. стр. 4. Получено 2014-01-07.
  2. ^ М. Там. "Дискретизированные ПИД-регуляторы" (PDF). Получено 2014-01-07.
  3. ^ Купер, Дуглас. «Интегральная (сброс) закрутка, логика оболочки и форма PI Velocity». Получено 2014-02-18.