Анализ эффективности ПИД-регуляторов с двумя степенями свободы с помощью интегральных критериев

Abstract

В статье рассматриваются различные варианты настройки ПИД-алгоритма для одновременного решения задачи компенсации отклонений по сигналам задания и возмущения. Исследованы различные варианты конструкции регуляторов с двумя степенями свободы (of the two-degree-of-freedom structure, 2DoF). Для объекта управления с несколькими вариантами динамики произведен анализ как известной структуры регулятора с двумя степенями свободы, так и собственный вариант. Также были разработаны и рассмотрены варианты построения нелинейного ПИД-регулятора с двумя степенями свободы. В качестве основы настройки и последующего сравнения линейных и нелинейных вариантов 2DoF-регуляторов использованы два варианта интегральных критериев. Показано, что два варианта структур с двумя степенями свободы улучшают работу ПИД-регулятора, но не являются эквивалентными и не обеспечивают одновременной минимизации интегральных критериев возмущения и заданного значения. Сделан вывод, что при выборе структур для решения прикладных задач, следует обладать априорной информацией об амплитуде и интенсивности основных возмущений, которые будут воздействовать на объект управления. Среди использованных для комплексной настройки интегральных критериев модифицированный интегральный критерий приводит к более приемлемому для технологических объектов переходному процессу. Обнаружено меньшее расхождение между работами двух нелинейных структур 2DoF. Для рассмотренных вариантов динамики объекта управления с точки зрения интегральных критериев нелинейная структура лучше справлялась с подавлением возможных отклонений.