Метод настройки ПИД-регулятора через deadbeat-регулятор на различные интегральные критерии

Abstract

В статье рассматривается метод настройки ПИД-регулятора. Для этого предлагается использовать deadbeat-регулятор с различными вариантами синтеза. В основе синтеза лежит аппроксимация переходной характеристики deadbeat-регулятора ПИД-регулятором. Предложенные варианты позволяют легко настроить замкнутую систему регулирования на различные качества переходного процесса. В качестве параметра вариации выступает время квантования цифрового регулятора. Используя только один данный параметр, можно подстраивать все три параметра настройки ПИД-регулятора. Параметры, получаемые в результате настройки, оказываются близкими к оптимальным выбранным критериям. Выполнен сравнительный анализ настройки замкнутых контуров регулирования для четырех различных объектов управления с использованием данного метода. Параллельно проводилась численная оптимизация трех настроек ПИД-регулятора по четырем различным интегральным критериям. Для настройки могут быть использованы различные варианты цифрового регулятора с ограничением на управляющее воздействие. Результаты показали, что вариант прототипа цифрового регулятора для настройки ПИД-регулятора зависит от выбранного критерия. Установлено, что оптимизацию ПИД-регулятора по квадратичному интегральному критерию целесообразно проводить по параметрам классического deadbeat-регулятора. Другие интегральные критерии имеют лучшую корреляцию с deadbeat-регулятором с ограничением на управляющее воздействие. Энергетические интегральные критерии наилучшим образом оптимизируются с помощью предложенного метода настройки. Наименьшие отличия между настройками ПИД-регулятора двумя методиками наблюдались с определением времени интегрирования и коэффициента усиления.