POROVNÁNÍ VYBRANÝCH METOD SEŘIZOVÁNÍ REGULÁTORŮ PRO INTEGRAČNÍ SOUSTAVY COMPARISON SELECTED CONTROLLER TUNING METHODS FOR INTEGRATING PLANTS

Transkript

1 nf inováií /9 9 POROVNÁNÍ VYBRANÝCH MEO SEŘZOVÁNÍ REGULÁORŮ PRO NEGRAČNÍ SOUSAVY COMPARSON SELECE CONROLLER UNNG MEHOS FOR NEGRANG PLANS pof. ng. Miluš Vítčová, CS. pof. ng. Antonín Vítč, CS.,.h.., Vyoá šol báňá hniá univzit Otv, Fult tojní, t utomtizční thniy řízní, 7. litopu 5 78 Otv Poub, Čá publi milu.vitov@vb.z ntonin.vit@vb.z hniá univzit v Kilíh, Fult mhtoniy tvby tojů, Al. yiąli Pńtw Poligo 7, 5- Kil, Polo Abtt Přípěv popiuj ovnává čtyři vybné mtoy řizování nlogovýh gulátoů typu P P po intgční gulovné outvy opvním zpožěním. Použití popnýh mto j uázáno n přílh. Klíčová lov: Sřizování gulátoů, intgční outv, opvní zpožění, gulátoy P P Abtt hi pp ib n omp fou lt P n P nlog ontoll tuning mtho fo intgting plnt with tim ly. h u of ib tuning mtho i hown in th xmpl. Ky wo: Contoll tuning, intgting plnt, tim ly, P n P ontoll ÚVO ntgční gulovné outvy vytupují v půmylu poměně čto. V přípě půobní pouh n vtupu gulovné outvy j nutno použít gulátoy intgční ložou, tj. gulátoy typu P P. Sřizování gulátoů obhujííh intgční ložu ptří mzi obtížnější úlohy [, 5, 7, 8, ]. J to áno vytupováním vliýh přmitů náhylnotí oilím. ál j uvžován gulční obvo n ob. gulovnou outvou přnom G P j ofiint přnou, opvní zpožění. W E U G C V G P Y Ob. Rgulční obvo gulátom jním tupněm volnoti V gulčním obvou n ob. znčí: E, W, V Y obzy gulční ohyly, žáné vličiny, pouhové vličiny gulovné vličiny; G C přno gulátou; G P přno gulovné outvy. REGULÁORY P A P S JENÍM SUPNĚM VOLNOS Přpoláá použití tnníh gulátoů P P jním tupněm volnoti OF přnoy G C G C j zílní gulátou váh popoionální ložy, intgční čová ontnt, ivční čová ontnt, - váh intgční ložy, váh ivční ložy. ZN mto Zigl Nihol Ziglov Niholov mto itiýh pmtů vyžuj uční itiého zílní gulátou itié pioy. Honoty itiýh pmtů lz učit n zálě Nyquitov itéi tbility. Po popoionální guláto gulovnou outvu přno otvřného gulčního obvou má tv j j G o j j N zálě pomín po mitvou mz tbility mo G j, gg j 5 o již nno obží honoty itiýh pmtů o

2 nf inováií /9 9 V oulu ZN mtoou [, 9] otn: guláto P,,,,7,, guláto P,5 8 8,9,7,7 L mto yu Luybn yuov Luybnov mto ovněž vyžuj znlot honot itiýh pmtů. V oulu [,, 9] otn: guláto P 8,8,,,9,, guláto P,5,, 8,8,,,7,, NP mto náobný ominntní pól Mto náobného ominntního pólu přpoláá xitni tbilního álného pólu o náobnoti ovné počtu tvitlnýh pmtů gulátou zvýšné o [, 8, ]. Po gulční obvo n ob. gulovnou outvu gulátom P má htitiý vzimnohočln tv N 7 Náobný ominntní pól tři tvitlné pmty gulátou P zíjí řšním outvy ovni i i N po,,, i 8 tj. Z polní ovni obží tbilní čtyřnáobný álný pól 9 p potupně honoty tvitlnýh pmtů gulátou P, 7 Poobně po v htitiém vzimnohočlnu 7 z outvy ovni 8 po i,, zíá tbilní tojnáobný álný pól p potupně honoty tvitlnýh pmtů gulátou P 7 5 Po jnouhé úpvě otn: guláto P, 88 5, 7 5 guláto P,78 7, 7, E mto xpimntální Simulčním xpimntováním byly zíány honoty tvitlnýh pmtů nlogovýh gulátoů P P [], té jou uvny přímo v tb..

3 nf inováií /9 9 b. Honoty tvitlnýh pmtů gulátoů po intgční outvy REGULÁOR MEOA ZEGLER-NCHOLS ZN YREUS-LUYBEN L NÁSOBNÝ OMNANNÍ PÓL NP EXPERMENÁLNÍ E YP P P P P P P P P,7, b,9,9,5 8,8,7 8,8,,88,5 5,9,78,7,,,5,,,5,5,, Použití tnníh gulátoů intgční ložou P P jním tupněm volnoti j vhoné při půobní pouhové vličiny vt n vtupu intgčníh gulovnýh outv, potož většin řizovíh mto ává z hli potlční ngtivního vlivu tové pouhy přijtlnou vlitu. Pou j požován mlý nbo nulový přmit gulovné vličiny yt při oové změně polohy žáné vličiny wt, p tnními gulátoy P P tnto požv nmůž být plněn. Vyplývá to z nálujííh úvh. Ohylové přnoy řízní pouhy po gulční obvo n ob. tupněm ttimu q mjí tv E M G w W E M P Gv V M M P jou vzimnohočlny, z týh nlz vytnout ; htitiý vzimnohočln gulčního obvou. Po oové změny polohy žáné pouhové vličiny w v W, V w v jou vlioti oů, obzy gulčníh ohyl jou ány vzthy M w Ew Gw W M P v Ev Gv V 5 N zálě věty o onové honotě otn M w w lim[ Ew ] lim M P v v lim[ Ev ] lim 7 Pávě z ůvou požvu n nulovou tvlou gulční ohylu způobnou oovou změnou polohy pouhové vličiny vt j nutno použít gulátoy intgční ložou, tj. gulátoy typu P nbo P. Rguláto typu většinou z ůvou tutuální ntbility j npoužitlný. Linání gulční plohy po oové změny jou ány vzthy M w w t t lim E w lim 8 M P v v t t lim Ev lim 9 Vlmi ůlžitá j intpt obžnýh vzthů. Z pvního vzthu 8 vyplývá, ž linání gulční ploh j nulová, tj. niy při oové změně polohy žáné vličiny nmůž být obžn půběh bz přmitu, viz ob.. 5

4 nf inováií /9 9 zn., ž v žáném přípě nlz tnní guláto P nbo P jním tupněm volnoti z hli oové změny žáné vličiny wt říit n pioiý půběh bz přmitu. Pou nní příputný vliý přmit při oové změně žáné vličiny, p j třb použít omzní yhloti náůtu žáné vličiny, nbo jjí vhonou vtupní filti. V tomto přípě j vlmi výhoné použití gulátoů věm tupni volnoti OF, v týh vhonou volbou vh žáné vličiny u popoionální ivční ložy lz oáhnout opovíjíí vtupní filt. uvnými v tb. n jnotové oové změny wt ηt vt ηt jou n ob.. Z ob. j zřjmé, ž z hli potlční vlivu pouhové vličiny njlpšíh výlů bylo ožno v přípě tnního gulátou P po Ziglovu Niholovu xpimntální mtou v přípě tnního gulátou P po xpimntální, Ziglovu Niholovu mtou mtou náobného ominntního pólu. yuov Luybnov mto ává njpomljší ozvy. Mtou náobného ominntního pólu yuovu Luybnovu mtou lz povžovt z mtoy umožňujíí ompominí řízní tnníh gulátoů P P jním tupněm volnoti j z hli pouhové, t i žáné vličiny. Ob. Gomtiá intpt vzthu 8 uhý vzth 9 j třb intptovt t, ž vhoným řízním gulátou P nbo P jním tupněm volnoti z hli oové změny pouhové vličiny vt lz vžy oáhnout pioiého půběhu bz přmitu. Z výš uvného vyplývá, ž pou n gulční poho, j z hli oové změny žáné, t i pouhové vličiny, j án požv pioiého půběhu, příp. půběhu mlým přmitm, nlz po intgční outvu říit tnní guláto P nbo P t, by tnto požv z obou hli mohl být plněn. Ob. Ozvy gulčního obvou n jnotové oové změny žáné pouhové vličiny při použití tnního gulátou P jním tupněm volnoti PŘÍKLA Po gulovnou outvu přnom,5 GP 5 j třb říit tnní gulátoy P P jním tupněm volnoti výš uvnými mtomi poovnt j opvní zpožění j v unáh. Řšní: Honoty tvitlnýh pmtů gulátoů mohou být vypočtny přímo n zálě vzthů uvnýh v tb. po honoty pmtů gulovné outvy,5 5. Sovnání ozv gulčního obvou řízného mtomi Ob. Ozvy gulčního obvou n jnotové oové změny žáné pouhové vličiny při použití tnního gulátou P jním tupněm volnoti REGULÁORY P A P S VĚMA SUPN VOLNOS

5 nf inováií /9 9 Komční guláto typu P věm tupni volnoti v oblti omplxní poměnné j popán vzthm [] U { bw Y [ W Y ] [ W Y ]} b j váh žáné vličiny wt u popoionální ložy, váh žáné vličiny wt u ivční ložy. Obě váhy mohou měnit v ozmzí o o. Rgulční obvo gulátom věm tupni volnoti můž být tnfomován n hém n ob. 5 vtupním filtm v žáné vličině přnom W b GF W Při použití gulátou P věm tupni volnoti v ominntní póly 9 mohou být ompnzovány věm nulmi vtupního filtu vhonou volbou vh b. yto váhy lz zít poovnáním ofiintů u tjnýh monin omplxní poměnné, tj. b Po ozní honot tvitlnýh pmtů gulátou P o lz nno učit hlné váhy b,,, tnním gulátom P přnom. V W W U G F G C G P Y Poobně při použití gulátou P jn pól můž být ompnzován nulou vtupního filtu vhonou volbou váhy b, tou lz nno zít poovnáním ofiintů u omplxní poměnné, tj. Ob. 5 Rgulční obvo gulátom věm tupni volnoti Po z vzthu zíá guláto typu P věm tupni volnoti v bloovém hémtu n ob. 5 mu opovíá vtupní filt přnom W b GF W b 5 Po ozní honoty intgční čové ontnty po guláto P o 5 zíá hlná váh b,9 tnní guláto P přnom. J zřjmé, ž po b z vzthu obží tnní guláto P, p. po tnní guláto P. Po Ziglovu Niholovu mtou ni po yuovu Luybnovu mtou njou známé honoty vh b, poto nčtěji volí b tzv. P- gul, p. tzv. -P gul. Poobně lz volit váhy b i u mtoy náobného ominntního pólu xpimntální mtoy. Pottně lpšíh výlů lz oáhnout po jiné honoty vh b. Npř. po xpimntální mtou váhy byly učny imulčně jou uvny v tb. []. Vzhlm tomu, ž mto náobného ominntního pólu byl ovozn nlytiy, ty jou známé ominntní póly, lz po uční vh b použít ovněž nlytiého přítupu. Ob. Ozvy gulčního obvou n jnotové oové změny žáné pouhové vličiny při použití gulátou P věm tupni volnoti 7

6 nf inováií /9 9 gulovné outvy. V přípě oučné potřby otnění npříputně vliého přmitu při oové změně žáné vličiny j třb použít guláto věm tupni volnoti. LERAURA Ob. 7 Ozvy gulčního obvou n jnotové oové změny žáné pouhové vličiny při použití gulátou P věm tupni volnoti PŘÍKLA Po gulovnou outvu z přílu j třb říit gulátoy P P věm tupni volnoti výš uvnými mtomi poovnt j. Řšní: Honoty tvitlnýh pmtů gulátoů po všhny čtyři mtoy jou tjné jo v přílě. Honoty vh žáné vličiny u popoionální ivční ložy byly použity v oulu tb.. Sovnání ozv gulčního obvou n jnotové oové změny wt ηt vt ηt jou n ob. 7, z týh vyplývá, ž ošlo v všh příph pottnému nížní přmitu při oové změně žáné vličiny. Ozvy n oovou změnu pouhy jou tjné jo v přílě. Při použití gulátou P věm tupni volnoti njlpší ozvy byly zíány u xpimntální Ziglovy Niholovy mtoy. O něo pomljší ozvu ává mto náobného ominntního pólu. yuov Luybnov mto ává vlmi pomlou ozvu. Po guláto P věm tupni volnoti vlmi yhlé pioié ozvy ávjí xpimntální mto mto náobného ominntního pólu. Ziglov Niholov mto ává téměř 5% přmit yuov Luybnov mto vlmi pomlou ozvu. ZÁVĚR V přípěvu jou poovnány čtyři mtoy řizování nlogovýh gulátoů P P jním věm tupni volnoti po intgční gulovné outvy opvním zpožěním. Jou z uázány poblémy, té při použití těhto gulátoů vznijí. Všhny čtyři mtoy jou ptiy použitlné v přípě potřby potlční ngtivního vlivu pouh půobííh n vtupu [] ALENAY, A. ABELRAHMAN, O. ZEAN,.: Rul of P Contoll fo ntgto/ im Po. n ACSE 5 Confn, 9 mb 5, Cio, Egypt, pp. [] ÅSRÖM, K. J. HÄGGLUN,.: Avn P Contol. Rh ingl P: SA ntumnttion, Sytm, n Automti Soity,. [] GÓRECK, H.: Anliz i yntz ułów gulji z opóźninim. Wywnitwo Nuowo hnizn, 7 t., Wzw, 97. [] HUZOVČ, P. KOZÁKOVÁ, A.: A ontibution to th ynthi of P ontoll. Poing of th ntntionl Confn Cybnti n nfomti. Pišťny, Slov Rpubli, 5.-. Apil, pp. [5] KROKAVEC,. FLASOVÁ, A.: iétn ytémy. Koši: Elf, pp.,, SBN [] O WYER, A.. Hnboo of P n P Contoll uning Rul. Lonon: mpil Collg P,, SBN -89--X. [7] ROSNOVÁ,. MARKECH, M.: Robut Contol of Quupl n Po. CC Exp Ltt. Volum, Numb, Jun 8, pp. -8, SSN 88-8X. [8] ŠULC, B. VÍEČKOVÁ, M.: oi px návhu gulčníh obvoů. Vyvtltví ČVU, Ph,. t., SBN [9] VÍEČKOVÁ, M. VÍEČEK, A.: Contoll uning fo ntgl Plu im ly Plnt. Sboní věýh pí VŠB- U Otv, ř tojní. L, 7. č., přípěv č. 57, t. 59-, SSN - 7, SBN [] VÍEČKOVÁ, M. VÍEČEK, A.: Zály utomtié gul. VŠB U Otv, t., 8, SBN [] VÍEČKOVÁ, M. VÍEČEK, A.: Rgul intgčníh outv opvním zpožěním. Stojátvo Ext, 5/9, t. 5/-5/. SNN Přípěv vznil v ámi řšní gntového pojtu GAČR č. /9/89. 8