Страница 3 из 7 ПерваяПервая 12345 ... ПоследняяПоследняя
Показано с 21 по 30 из 63

Тема: Альтернатива ПИДу. Ненужная ерунда, или давно известный велосипед?

  1. #21
    Пользователь Аватар для anthrwpos
    Регистрация
    13.02.2017
    Адрес
    Ленобл
    Сообщений
    188

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от o_nik Посмотреть сообщение
    Мне кажется, или Вы недавно отучились в вузе?) ... Столько оптимизма
    Давно. Но вообще я физик, а вот с КИП/АСУ работаю не так давно.

    Судя по описанию, сам ваш регулятор гораздо проще ПИД, но содержит дополнительные вычисления для частного использования.
    По сложности он такой-же как ПИД, но в нем другой алгоритм компенсации статической ошибки ПД-регулятора. Не интегральный.
    Обычно, нагреватели управляются дискретно включен/выключен.
    Обычно аналоговый выход с регуляторов подается на ШИМ, а он уже управляет нагревателем дискретно.
    Линейно работает П-регулятор.
    Оператор называют линейным, если A(ax+by) = a*A(x) + b*A(y), где x,y - вектора, a,b - произвольные числа.
    Операторы интегрирования и дифференцирования линейны. (интересно, в технических вузах преподают всякие ФункАны и ЛинАлы? =) )
    Имеет, если вы:
    1. в состоянии составить полную мат. модель реальной системы (что по моему мнению очень сложно на практике).
    2. учесть в модели, что она на самом деле дискретна, а методики синтеза в основном для непрерывных систем (применить теорему Котельникова-Шеннона, если получается,... или опечалиться)
    3. синтезировать оптимальный регулятор, используя полученные знания за 5-6 лет вуза (потратив мнооого времени)
    4. объект управления - шаттл с посадкой на вертикальную платформу, а не обогрев курятника
    Синтезированный регулятор будет естественно лучше ПИД, и настраивать его не придется методом научного тыка, но на практике это как правило не реально, трудозатратно, немозгохватаемо (это я про себя если что ), не поставить на поток, недостаточно времени, недостаточно сведений для составления мат. модели, т.к. используются датчики и исполнительные механизмы с начинкой "черный ящик".
    Моя цель была сделать не регулятор какой либо одной реальной системы, а регулятор столь-же универсальный как ПИД, на основе модели, которая приближенно описывает большинство существующих реальных систем.
    Вообще изначально моей целью было на основе некой простой модели вывести, чему физически должны соответствовать коэффициенты ПИД. Но в итоге я пришел к выводу, что физическое соответствие есть только у дифференциального времени ПИД, наполовину у пропорционального коэффициента, а интегральная компенсация вообще не имеет смысла и её нужно заменить другим алгоритмом.
    В итоге на настоящий момент я окончательно пришел к модели ПД+ регулятора, в котором вместо интегрирования отстройки мы в качестве добавки используем нечто что я называю "вычисленными потерями".
    Всего у меня так-же как и в ПИД, 3 параметра:
    Основной параметр D равный отношению мощности управления к скорости роста величины.
    Время инерции системы tU определяется как время отклика системы на управление (строго - время, нужное для того, чтобы скорость роста величины достигла 63% установившегося значения)
    Время крутизны регулирования tX.
    Тогда пропорциональный коэфициент ПД-регулятора Xp = tX / D
    дифференциальное время ПД регулятора tD = tU
    добавка, компенсирующая статическую ошибку <PE>_tX (среднее значение потерь за время tX)
    где PE = <P>_tU - D * (dX/dt) (среднее значение управления минус основной параметр на производную величины)
    Понять смысл данной поправки очень легко. По определению параметра D, произведение D * (dX/dt) есть скорость изменения полной энергии системы. Тогда как <P>_tU есть ни что иное как поступление энергии в систему от исполнительного устройства. Вычитаем из поступлений изменения - получаем потери энергии. Усредняем их за некое время tX, которое обеспечивает достаточное сглаживание и получаем ту самую статическую поправку.
    В итоге ПД-регулятор определяет нехватку энергии, которую нужно компенсировать, чтобы "догреть" изолированную систему до уставки за время tX. А добавка определяет потери, которые нужно компенсировать.
    - ά ν θ ρ ω π ο ς -
    Мои универсальные макросы https://github.com/anthrwpos1/macros

  2. #22

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от anthrwpos Посмотреть сообщение
    вообще я физик, а вот с КИП/АСУ работаю не так давно
    Хорошо, когда есть физическая и математическая база в голове, особенно если Вы этим занимались на работе. У меня вот ее уже нет
    Цитата Сообщение от anthrwpos Посмотреть сообщение
    Например при постоянной отстройке управление растет не линейно, а ускоренно
    Это же Вы писали, а не я. Линейно растет..., т.е. пропорционально, т.е. я имел в виду, что описывается линейным уравнением y = kx + b (я про операторы ничего не писал).
    Цитата Сообщение от anthrwpos Посмотреть сообщение
    регулятор столь-же универсальный как ПИД
    В области компенсирования теплопотерь при использовании нагревателя? Есть еще другие области...там ПИД тоже используют, ... хотя уже писали выше.
    Насколько я понимаю, одна из задач синтеза оптимального регулятора - это получение его мат модели с передаточной функцией компенсирующей (обратной) передаточную функцию объекта управления.
    Это, в свою очередь, сводится к задаче получения передаточной функции объекта управления, что сложно. Иначе регулятор не будет оптимальным.
    До Вас никто не смог описать оптимальную методику подбора настройки ПИД однозначно применимую. Если вы разработаете универсальный регулятор с методикой его настройки, которая проста для понимания и работает, а также применима на работающем объекте, то мы все ждем, я думаю, с нетерпением.
    Цитата Сообщение от anthrwpos Посмотреть сообщение
    интересно, в технических вузах преподают всякие ФункАны и ЛинАлы? =)
    Вы же наверно тоже учились в оных
    У нас преподавали много всего, больше, чем хотелось бы... до сих пор помню, такие темы как: операционное исчисление, диф. уравнения в частных производных, сфера Римана... уже почти 20 лет прошло.

  3. #23
    Пользователь Аватар для anthrwpos
    Регистрация
    13.02.2017
    Адрес
    Ленобл
    Сообщений
    188

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от o_nik Посмотреть сообщение
    я имел в виду, что описывается линейным уравнением y = kx + b (я про операторы ничего не писал).
    Я просто хотел сказать, что линейное уравнение - это слишком частный случай линейного регулятора.
    В области компенсирования теплопотерь при использовании нагревателя? Есть еще другие области...там ПИД тоже используют, ... хотя уже писали выше.
    Я уже даже в последней редакции перевел всё в абстрактные единицы не имеющие отношение к регулированию теплом)
    Насколько я понимаю, одна из задач синтеза оптимального регулятора - это получение его мат модели с передаточной функцией компенсирующей (обратной) передаточную функцию объекта управления.
    Как я понял, реальная модель будет содержать слишком много трудноопределяемых параметров, которые еще и могут оказаться зависящими от времени, а тут уже без кучи дополнительных датчиков их вычислить нельзя. Поэтому я остановился на простой модели системы вида поток управления - емкость 1 - линейный канал - емкость 2 - поток потерь, поскольку она способна адекватно работать имея всего один датчик и вычисляя всего одну неизвестную величину - поток потерь.
    Более того внес туда упрощение малости емкости 1 по сравнению с емкостью 2, потому что обычно это так и есть, плюс добавил смягчение регулирования для того, чтобы не учитывать шумы датчика, флуктуации измеряемой величины связанные с неоднородностью измеряемой среды и неучтенные задержки. Итого получилось нечто вполне подходящее для очень широкого круга решаемых задач, которое у меня работает лучше ПИД по вполне очевидным причинам.
    - ά ν θ ρ ω π ο ς -
    Мои универсальные макросы https://github.com/anthrwpos1/macros

  4. #24
    Пользователь
    Регистрация
    08.12.2014
    Адрес
    г.Тейково Ивановской обл.
    Сообщений
    236

    По умолчанию

    Альтернативы ПИД регулятору при решении задач производстенной и бытовой автоматизации нет. Хотеось бы услышать от коллеги anthrwpos слабые места ПИД регулирования,
    которые собираются устранить разрабатывая альтернативный регулятор. Наверное физику не надо доказывать, что общая погрешность системы регулирования составляют погрешность средства измерения, погрешность регулятора и погрешность вносимая исполнительным устройством. Если взять, к примеру, высоко температурные электрические печи накаливания, то
    погрешность термопары вносит наибольшую составляющую в общую погрешность системы авторегулирования. А как известно хочешь снизить общую погрешность - снижай наибольшую из
    составляющих, а это термопара. Т.е не следует ловить блох. Вот если будет изобретено средство измерений с лучшими метрологическими характеристиками которое заменит термопару
    и возникнут производственные потребности улучшить точностные характеристики системы регулирования, тогда можно использовать и другие методы регулирования. Они уже разработаны
    и используются. Это самонастраивающиеся (адаптивные) системы с эталонной моделью. Модель может быть как простой так и сложной, в том числе и физической. И для реализации
    используется сложный математический аппарат вплоть до решения обратных некорректных задач.
    Но как давали совет классики "Подвергай все сомнению". Уверены в себе - дерзайте. Представите на форуме апробированные результаты исследований буду рад за вас.
    С уважением Николай Митюхин

  5. #25

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от kon48 Посмотреть сообщение
    Альтернативы ПИД регулятору при решении задач производстенной и бытовой автоматизации нет. Хотеось бы услышать от коллеги anthrwpos слабые места ПИД регулирования,
    Видели статью Google про алгоритм кондиционирования ЦОД?
    Там альтернативный алгоритм существенно улучшил энергоэффективность.

    И напрямую приводятся 3 проблемы "обычных" решений:

    1) The equipment, how we operate that equipment, and the environment interact with each other in complex, nonlinear ways. Traditional formula-based engineering and human intuition often do not capture these interactions.
    2) The system cannot adapt quickly to internal or external changes (like the weather). This is because we cannot come up with rules and heuristics for every operating scenario.
    3) Each data centre has a unique architecture and environment. A custom-tuned model for one system may not be applicable to another. Therefore, a general intelligence framework is needed to understand the data centre’s interactions.

  6. #26
    Пользователь Аватар для anthrwpos
    Регистрация
    13.02.2017
    Адрес
    Ленобл
    Сообщений
    188

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от kon48 Посмотреть сообщение
    Альтернативы ПИД регулятору при решении задач производстенной и бытовой автоматизации нет. Хотеось бы услышать от коллеги anthrwpos слабые места ПИД регулирования,
    которые собираются устранить разрабатывая альтернативный регулятор.
    Есть хороший ПД-регулятор. Хорошо теоретически обосновывается и рассчитывается. В идеальных условиях его полностью достаточно.
    В реальных условиях всегда есть задержки и шумы, которые не позволяют выбрать Xp достаточно крутым. Но если мы ослабляем (увеличиваем) Xp - возникает уже существенная статическая ошибка ПД-регулятора.

    А далее начинается вся суть. Устранение статической ошибки. Очевидное решение: интегральная составляющая. И здесь начинаются проблемы.
    1) Исполнительное устройство не всегда способно вывести систему на уставку. К примеру - обогреватель комнаты. Если на улице тепло - обогреватель не нужен, отстройка постоянно отрицательная, управление ноль. Что делает интегральная составляющая? Интегрирует постоянную отстройку. Здесь разные производители начинают придумывать заплатки реализации, которые бы нивелировали эту проблему. Но как я убедился на практике - с каждой такой заплаткой всегда следует другая проблема.
    2) интегральная составляющая не рассчитана на смену уставки/включение регулятора. Включаем систему - начинаем интегрировать отстройку. Можно легко показать, что не существует такого параметра интегрального времени, который бы обеспечил хороший переходной процесс в общем случае. Для нулевых потерь интегрировать вообще ничего не нужно - систему выведут на уставку ПД-составляющие. Для потерь равных мощности исполнительного устройства нужна максимально возможная поправка.
    3) интегральная составляющая очень долго реагирует на смену внешних условий. Она работает от отстройки. Когда отстройка еще мала но уже заметно уползает - интегральная составляющая только начинает корректироваться. В итоге регулируемая величина заметно проседает.

    Мой регулятор отличается от ПИД только способом вычисления поправки, устраняющей статическую ошибку ПД-регулятора. И этот способ простым единым образом решает все вышеперечисленные проблемы, не требуя более никаких заплаток.
    Последний раз редактировалось anthrwpos; 26.12.2018 в 10:32.
    - ά ν θ ρ ω π ο ς -
    Мои универсальные макросы https://github.com/anthrwpos1/macros

  7. #27

    По умолчанию

    Не надо много слов. Переходный процесс для своего чудо регулятора покажи.
    Последний раз редактировалось IVM; 26.12.2018 в 11:46.

  8. #28
    Пользователь
    Регистрация
    08.12.2014
    Адрес
    г.Тейково Ивановской обл.
    Сообщений
    236

    Red face

    Добрый день коллеги!
    Спасибо Владимиру Ситникову. Со статьей познакомился. Это уникальная, не тиражируемая разработка с элементами пиара и огромным объемом задействованной априорной информацией. Априорная информация стоит дорого. Известная фирма может себе это позволить. Производственные задачи при разработке систем автоматизации не позволят иметь и малую толику априорной информации. Сейчас система постановки задач сводится к ущербному и крайне вредному принципу, что бы было сделано вчера. И в этом во многом корень проблем.
    Полагаю, что в портфелях наших ученых то же есть уникальные разработки.
    Разговор же ведется о массовом применении доступных, надежных, не требующих при эксплуатации высоко квалифицированного персонала регуляторах, каковыми и являются ПИД регуляторы. Всегда с уважением оцениваю работу разработчиков регуляторов ОВЕН - ТРМ101, ТРМ210, ТРМ251.
    Примененные в этих регуляторах алгоритмы автонастройки эффективны для большинства применений. Качество регулирования с грамотно выбранными составляющими системы АСУ высокое.
    Цитата Сообщение от anthrwpos Посмотреть сообщение
    Есть хороший ПД-регулятор. Хорошо теоретически обосновывается и рассчитывается. В идеальных условиях его полностью достаточно.
    В реальных условиях всегда есть задержки и шумы, которые не позволяют выбрать Xp достаточно крутым. Но если мы ослабляем (увеличиваем) Xp - возникает уже существенная статическая ошибка ПД-регулятора.

    А далее начинается вся суть. Устранение статической ошибки. Очевидное решение: интегральная составляющая. И здесь начинаются проблемы.
    1) Исполнительное устройство не всегда способно вывести систему на уставку. К примеру - обогреватель комнаты.
    Коллега объект испытаний как комната вами выбран на вскидку, без обоснования и предявления требований. И еще. Это что же за исполнительное устройство если оно не в состоянии
    вывести систему на уставку?
    Полагаю, что для разработчика АСУ важна информация об объектах автоматизации (кривой разгона и др.). Сейчас много разговоров о цифровой экономике.
    И в связи с этим хотелось услышать ваше мнение на счет того, что бы на уровне ГОСТ обязать производителей технологического оборудования представлять объективную информацию (например, кривую разгона, передаточную функцию и др.) об изделии как потенциального объекта автоматизации
    С уважением и наилучшими пожеланиями Николай Митюхин

  9. #29
    Пользователь Аватар для anthrwpos
    Регистрация
    13.02.2017
    Адрес
    Ленобл
    Сообщений
    188

    По умолчанию

    Цитата Сообщение от IVM Посмотреть сообщение
    Не надо много слов. Переходный процесс для своего чудо регулятора покажи.
    Вообще, в разных условиях переходные процессы выглядят по-разному.
    Более того, оптимальные настройки регуляторов на регулирование без резких бросков и для преодоления переходных процессов будут разными.
    Ну для затравки я настроил параметры моего и ПИД регуляторов на достижение минимальной среднеквадратичной отстройки методом Монте-Карло. А затем поставил их в условия резкого переходного процесса. Вот что из этого вышло. Здесь кривая моего регулятора черный цвет, ПИД регулятора - красный.
    temp2.png
    Затем я настроил их параметры на наилучшее прохождение переходных процессов и получил следующую картину.
    temp3.png
    Upd Для более чистого эксперимента отключил шумы модели вообще.

    Стенд для испытаний регуляторов с жесткой моделью здесь https://github.com/anthrwpos1/RegTest
    Кто владеет java - можете поразвлекаться тоже а заодно проверить, что я не жульничаю)
    Последний раз редактировалось anthrwpos; 26.12.2018 в 20:25.
    - ά ν θ ρ ω π ο ς -
    Мои универсальные макросы https://github.com/anthrwpos1/macros

  10. #30
    Пользователь
    Регистрация
    08.12.2014
    Адрес
    г.Тейково Ивановской обл.
    Сообщений
    236

    По умолчанию

    Добрый вечер!
    Коллега anthrwpos.
    1.О каком сравнении может идти речь если из представленной регистрации видно, что ПИД регулятор не настроен. Такой процесс свойственен П-регулятору.
    2.Часто употребляете выражение опримальные настройки регулятора. О каком критерии оптимальности идет речь? Сформулируйте его.
    С уважением Николай Митюхин

Страница 3 из 7 ПерваяПервая 12345 ... ПоследняяПоследняя

Похожие темы

  1. Ответов: 37
    Последнее сообщение: 19.10.2018, 11:06
  2. Альтернатива User Managment'a
    от Anjei в разделе СПК1хх
    Ответов: 3
    Последнее сообщение: 19.08.2016, 15:15
  3. Ответов: 3
    Последнее сообщение: 20.02.2016, 16:29
  4. Альтернатива СП 270 с большей диагональю
    от Alex_Kos в разделе Подбор Оборудования
    Ответов: 7
    Последнее сообщение: 03.07.2013, 14:42
  5. мучает меня давно вопрос...
    от Pasha_99 в разделе Трёп (Курилка)
    Ответов: 5
    Последнее сообщение: 16.07.2009, 16:09

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •