Підвищення якості керування технологічними процесами шляхом забезпечення максимальної їхньої аперіодичності

Abstract

В статті показана можливість, використовуючи типову методику, синтезу цифрових регуляторів таким чином, щоб забезпечувалася максимальна аперіодичність технологічних процесів, для яких вони використовуються. На прикладі об’єкта керування 2-го порядку наведений розрахунок таких регуляторів для стрибкоподібних і лінійно-змінюваних вхідних сигналів. Також в статті показано, що за рахунок незначної коливальності можна забезпечити високу якість перехідних процесів одночасно для кількох різних вхідних впливів.

В статье показана возможность, используя типовую методику, синтеза цифровых регуляторов таким образом, чтобы обеспечивалась максимальная апериодичность технологических процессов, для которых они используются. На примере объекта управления 2-го порядка приведён расчёт таких регуляторов для скачкообразных и линейно-изменяющихся входных сигналов. Также в статье показано, что за счёт незначительной колебательности можно обеспечить высокое качество переходных процессов одновременно для нескольких различных входных воздействий.

The article discusses obtaining aperiodicity for most technological processes that are used in industry, such as maintaining temperature, moisture content, angular velocity, and so on. Some of these processes do not allow significant or even minor overshoot, as this can lead to damage to materials, equipment or finished products. Also, the article analyzes the general issues of calculating aperiodic digital controllers, and also analyzes the operation of an automated control system, which contains a digital controller, a zero-order lock and a control object. For such a system, based on a typical calculation methodology, a synthesis of several regulators is presented. The essence of the calculation method was that with a known transfer function of the control object, the desired transfer function of the closed-loop automated control system is set, and the required controller is synthesized on the basis of these transfer functions. This calculation method assumes that the resulting transient processes will have not only aperiodicity, but also the absence of a static error and a minimum flow time. At the same time, the quality of transient processes essentially depends on the type of input signals: a step signal, a linearly varying signal, or a signal of any other type. In addition, in the article, using a typical calculation methodology, the synthesis of a digital controller is presented in such a way that it provides a satisfactory transient process simultaneously with both jump-like and linearly varying signals. This result was achieved by introducing a special weighting factor. The article also shows that it is possible, in principle, to synthesize digital controllers that provide aperiodicity of transient processes for control objects not only of the second order, but also of higher orders, as well as for input signals of other types (for example, changing according to a parabolic or harmonic law).