Настройка пид-регулятора преобразователя частоты

Содержание

Три коэффициента ПИД регулятора и принцип работы

Задача ПИД-регулятора – обеспечить выходной сигнал о мощности, необходимой для поддержания регулируемого параметра на заданном уровне. Для расчета показателя используется сложная математическая формула, в которую входят 3 коэффициента: пропорциональный, интегральный, дифференциальный.

Возьмем за объект регулирования емкость с водой, в которой необходимо поддерживать температуру на заданном уровне, регулируя степень открытия клапана паром.

Пропорциональная составляющая появляется в момент несоответствия входным данным. Проще говоря, это звучит так: берется разница между фактической температурой и желаемой температурой, умножается на регулируемый коэффициент, и получается выходной сигнал, который следует отправить на клапан. Те, как только градусы упали, начинается процесс нагрева, поднимается выше нужной отметки – отключение или даже охлаждение.

Далее идет интегральный компонент, предназначенный для компенсации влияния окружающей среды или других мешающих воздействий на поддержание нашей температуры на определенном уровне. Поскольку всегда есть дополнительные факторы, влияющие на управляемые устройства, к моменту поступления данных для расчета пропорциональной составляющей данные уже меняются. И чем больше внешнее влияние, тем сильнее происходят колебания показателя. Возникают всплески тока.

Интегральный компонент пытается на основе прошлых значений температуры вернуть свое значение, если оно изменилось. Более подробно процесс описан в видео ниже.

А затем выдается выходной сигнал регулятора, в зависимости от коэффициента, на повышение или понижение температуры. Со временем выбирается величина, компенсирующая внешние факторы, и скачки исчезают.

Интеграл используется для устранения ошибок путем вычисления статической ошибки. Главное в этом процессе – правильно выбрать коэффициент, иначе погрешность (несовпадение) затронет и интегральную составляющую.

Третий компонент PID – дифференциация. Он предназначен для компенсации влияния задержек, возникающих между воздействием на систему и обратной связью. Пропорциональный контроллер подает питание до тех пор, пока температура не достигнет желаемого уровня, но при передаче информации на устройство, особенно при высоких значениях, всегда возникают ошибки. Это может привести к перегреву. Дифференциал предсказывает отклонения, вызванные задержками или влиянием окружающей среды, и заранее снижает мощность, подаваемую на него.

Главная задача регулятора задать такое положение, , чтобы из крана смесителя в ванной пошла вода нужной температуры. Не кипяток и не холод. Пользователь открывает кран в среднее положение, проверяет, если слишком холодно, открывает еще, горячее – закрывает. Сравнивая текущую температуру и желаемую, человек определяет разницу и в случае слишком большой разницы, крутит ручку сильнее и наоборот, если разница мала, крутит ручку медленно. ПИД-регулятор фактически делает примерно то же самое. Ему не важны конкретные значения температур, используется только разница между желаемой температурой и текущей. Т.е. сделать погорячее или похолоднее от того, что есть.

ПИД – сокращение от первых букв трех его составляющих П -пропорциональная, И –интегральная, Д –дифференциальная.

Пропорциональная – разницу температур между текущей и желаемой умножаем на пропорциональный коэффициент, получаем, на сколько надо повернуть ручку.

Интегральная – полученную ранее пропорциональную составляющую делим на время интегрирования, т.е. время, за которое, если бы начальные условия не изменялись, интегральная составляющая «доползет» до значения пропорциональной.

Дифференциальную составляющую рассматривать не будем, ибо она редко применяется. Фактически, в большинстве случаев используется ПИ-регулятор.

Вот и все. Для большего понимания рассмотрим на примере:

Начальное положение клапана Vo = 50,0% Уставка SP = 20.0°С Темп.воды Te = 19.0°С Kprop = 10 Tint = 100 сек

Пропорциональная составляющая: Vprop = ((20.0 — 19.0) / 10) * 100 = 10.0% Интегральная составляющая: Vint = 10.0 / 100 = 0.1% Новое положение клапана: V = 50.0 + 10.0 + 0.1 = 60.1%

Через 1сек разница температур SP — Te не измениться, но за счет прибавки интегральной составляющей значение станет: V = 50.0 + 10.0 + (0.1 + 0.1) = 60.2% и т.д.

Для чего нужна интегральная составляющая? С первого взгляда может показаться, что хватило бы и П-регулятора, зачем нужна интегральная составляющая. На самом деле, в случае П-регулятора температура на выходе никогда не достигнет уставки. Предположим мы угадали с первого раза и для того чтобы из крана бежала вода 20.0°С ручка должна иметь положение 60.0%. Снова проведем описанные выше вычисления без учета интегральной составляющей:

Начальное среднее положение клапана Vo = 50,0% Уставка SP = 20.0°С Температура воды Te = 20.0°С Kprop = 10

Пропорциональная составляющая: Vprop = ((20.0 — 20.0) / 10) * 100 = 0.0% Новое положение клапана: V = 50.0 + 0.0 = 50.0%

Т.е. как только температура совпадает с уставкой, пропорциональная составляющая равна нулю и мы возвращаемся к начальному положению клапана. Т.о. температура «зависнет» на полпути к уставке. Вот тут в работу вступает интегральная составляющая. Медленно, но уверенно с каждой секундой она будет увеличивать свое значение, чем ближе к уставке, тем меньше будет прибавляемый кусочек. Самое главное в этом процессе, то что интегральная составляющая не сбросится, как это происходит с пропорциональной, когда температура сравняется с уставкой.

Для чего же тогда нужна пропорциональная составляющая? Возникает вопрос, а может можно обойтись только интегральной составляющей. В некоторых случаях, для очень медленно меняющихся процессов, наверно да. Очевидно, что процесс будет очень долгим. Пропорциональная составляющая отрабатывает очень быстро. Вместе они дополняют друг друга.

Несколько советов по подбору параметров работы ПИ-регулятора: — Если система входит в бесконечный колебательный процесс, необходимо увеличить пропорциональный коэффициент в 1.5 раза. Регулятор станет работать более вяло, зато и колебания пропадут. Можно поэкспериментировать, уменьшая пропорциональный коэффициент. Время интегрирования мало влияет на процесс раскачивания, разве что если его установить совсем маленьким. — После того как параметры подобраны, необходимо «качнуть» систему, чтобы проверить, не входит ли регулятор в вечный колебательный процесс или может работает слишком заторможено. Для этого достаточно изменить уставку на несколько градусов. — Если температура плавно ползет к уставке, а потом вдруг замирает не дойдя, например, 1.0°С, скорее всего в регуляторе используется «мертвая зона». Она нужна для того, чтобы постоянно не дергать клапан, отслеживая незначительные колебания температуры. Если регулятором управляется, например, частотный регулятор вентилятора, «мертвую зону» можно и нужно выставить в 0.

Настраивание ПИД-регулятора общего вида

Для поддержания этого давления есть устройство, называемое эталонным регулятором. Давление в трубопроводах к датчику сравнивается с заданным параметром давления. Регулятор сравнивает давление в системе с эталонным давлением и определяет целевую скорость двигателя, чтобы изменить ошибку. В контроллере простого типа применяется план действий ПИД-регулирования. Он использует три составляющих типа регуляторов для устранения ошибок: дифференциальный, интегральный и пропорциональный регулятор.

Регулятор пропорционального типа

Такой регулятор является основным, скорость выставляется прямо пропорционально погрешности. При использовании пропорционального регулятора в системе будет ошибка. Малые значения коэффициента пропорционального регулятора приводят к замедлению работы системы, а высокие параметры приводят к колебаниям и нестабильности системы.

Регулятор интегрального типа

Этот регулятор используется для устранения ошибки. Скорость будет увеличиваться, пока ошибка не будет устранена (при отрицательной ошибке она будет уменьшаться). Небольшие значения суммирующей составляющей слишком сильно влияют на деятельность регулятора в целом. Когда устанавливаются большие значения, система перескакивает, работает с перерегулированием.

Регулятор дифференциального типа

Этот регулятор измеряет скорость исправления ошибок, использует ее для увеличения скорости системы и увеличивает скорость регулирования в целом. При увеличении скорости регулятора перерегулирование увеличивается. Это приводит к системной нестабильности. Во многих случаях производная становится равной нулю или приближается к наименьшему значению, чтобы избежать этого условия. Это полезно в системе позиционирования.

Простой метод настройки ПИД регулятора

Есть два похода к настройке ПИД регулятора. Первый – синтез регулятора, то есть вычисление параметров регулятора на основании модели системы. Данный метод позволяет очень точно рассчитать параметры регулятора, но он требует основательного погружения в ТАУ. Второй метод – ручной подбор параметров (коэффициентов). Это метод научного тыка проб и ошибок. Берем готовую систему, меняем один (или сразу несколько коэффициентов) регулятора, включаем регулятор и смотрим за работой системы. В зависимости от того, как ведет себя система с выбранными коэффициентами (недо/пере регулирование) опять меняем коэффициенты и повторяем эксперимент. И т. д. Ну, такой метод имеет право на жизнь, главное представлять как изменение того или иного коэффициента повлияет на систему (что бы не действовать совсем наугад).

Есть более «оптимизированный» метод подбора коэффициентов – метод Зиглера–Никольса.

Сразу скажу, что метод работает не для любой системы, результаты получаются не самыми оптимальными. Но, зато, метод очень простой и годится для базовой настройки регулятора в большинстве систем.

Суть метода состоит в следующем:

1. Выставляем все коэффициенты (Kp, Ki, Kd) в 0. 2. Начинаем постепенно увеличивать значение Kp и следим за реакцией системы. Нам нужно добиться, чтобы в системе начались устойчивые колебания (вызванные перерегулированием). Увеличиваем Kp, пока колебания системы не стабилизируются (перестанут затухать). 3. Запоминаем текущее значение Kp (обозначим его Ku) и замеряем период колебаний системы (Tu).

Все. Теперь используем полученные значения Ku и Tu для расчета всех параметров ПИД регулятора по формулам:

Kp = 0.6 * Ku Ki = 2 * Kp / Tu Kd = Kp * Tu / 8

Готово. Для дискретных регуляторов нужно еще учесть период дискретизации – T ( умножить на Ki та Т, разделить Kd на Т).

Еще раз повторюсь, ТАУ изучать нужно, синтез регуляторов рулит, описанный метод годится для базовой настройки, подходит не для всех систем и т. д. Но данный метод очень простой, и вполне годится для «бытового» уровня.

Источник

Частотник danfoss vlt micro fc 51. Проблемы с установками частоты.

У меня возникла следующая проблема. Купили вытяжную приточную установку вместе со щитом управления. К щиту управления подключаются преобразователи частоты VLT Micro Drive – Danfoss, на вытяжную вентиляцию и на приток.

Не знаю как разобраться в описании: как настраивать преобразователь частоты, чтобы он мог выключаться командой с управляющего пульта. Частотный преобразователь работает один. Подключили к нему сеть питания – он работает. Отключать его можно, выключив автоматический выключатель или нажав кнопку на корпусе прибора. Это очень неудобно.

Я изучал инструкцию, очень большую, ответа так и не нашел на мой вопрос. Нашел лишь то, что написано: «сигнал управления подается на контакт №18. Взял и подключил на этот контакт сигнал управления, но ничего не изменилось.

Оказалось, что надо искать причину от того, что на частотный преобразователь не подключены контакты термореле от моторов вентиляторов. Это контролирование тока. Учитывая эту информацию, настроили частотный преобразователь VLT Micro Drive – Danfoss во 2-й раз. Есть электрическая схема, но в ней ничего не понятно.

Пример использования регулирования ПИД

Данные

Механизм вентиляторного управления.
Характеристика градуировочная датчика давления, интервал 1000-5000 Па, ток 4-20 мА.
Значение давления 1500 Па.
Мощность механизма и инерционные данные вентилятора отсутствуют.

Наружные подключения

Датчик обратной связи подсоединен к токовому входу аналогового типа, датчик значения уставки к входу аналогового типа напряжения.

Обратная связь

Датчик связи определен по токовому выходу, входом связи обратного вида применяется токовый вход. Задается РR.10-00=02 (обратная связь с минусом по входу, повышение частоты выхода, повышает давление).

Сигнал связи обратного вида в масштабе

Вход связи обратного вида не создает масштаб по усилению и смещению. Применяя параметр PR10-01 можно изменять значение сигнала связи обратного вида в расчетах.

Применение параметра PR10-01 для корректировки значения сигнала связи обратного типа.

Значением PR10-01 можно корректировать значение сигнала связи обратного вида, который применяется в вычислениях. Интервал пропорциональности 0-10, по настройкам завода 1.

Сигнал связи обратного вида повышается в 2 раза перед установкой в ПИД-регулятор. Это равно снижению интервала входа в 2 раза.

Сигнал связи обратного вида снижается в 2 раза перед установкой в регулятор, это эквивалентно увеличению интервала входа в 2 раза. Сейчас интервал ограничен значением датчика.

Пример установки значения параметра PR10-01 (масштаб усиления обратной связи).

Интервал действия датчика:

-1000Ра – 5000Ра.

Наибольшее давление функционирования: 2000Ра.

Применяемая часть интервала работы датчика (закрепленная): -1000Ра-2000Ра.

Это будет равно: 2000Ра –(-1000Ра)

5000Ра –(-1000Ра) = 50%

Если интервал действия не больше 2000Ра с датчиком, то величина параметра

PR10-01 = 1/50%=2

Формула вычисления параметра PR10-01.

Наибольший сигнал датчика: MaxVal

Наименьший сигнал датчика: MinVal

Наибольший нужный сигнал связи обратного вида MaxFBVal

Величина значения ПИД (установленная частота).

Установленную частоту можно изменять операторами наклона и перемещения опции преобразования.

Направление момента вращения установки вентилятора не изменяется, лучше применять AVI вход с заданием значения PR 02-00=01.

Наклон и перемещение опции преобразования.

Задать PR04-00 AVI перемещение интервала.

PR04-01 AVI полярность.

PR04-02 AVI корректировка наклона.

Вращение производится в одну сторону, PR04-03 = 0 (по заводским настройкам).

Величина уставки.

Для установки величины входа интервал частоты рассчитывается 0-100%.

Установка значения уставки.

При функционировании вентилятора давлению в 1500 Ра равен сигнал датчика 10,67 мА. Величине уставки 1500 Ра равна частота выхода 42%*50 герц = 21 герц и 84%*50 герц = 42 герц.

Можно устанавливать значение в Ра. Если 100% интервала равно 2000 Ра, то при коэффициенте 00-05 = 2000/Fmax = 2000/50 = 40, установленная величина 1500 и задается 1500 Ра.

Интервал частоты выхода.

Верхняя граница частоты выхода при регулировке определяется формулой:

Fmax=Pr01-00хPr10-07.

ПИД-регулирование

Ускорение – замедление.

При взаимодействии с регулированием ПИД нужно время ускорения и замедления устанавливать минимальным для качественной регулировки.

Настраивание регулятора:

Задать величину I для легкого отклика, без перерегулировки.
Значение параметра для вентилятора не нужно, из-за замедления процесса.
Задать другие значения величин.

Советы по настраиванию:

Повышение Р разгоняет процесс, снижает ошибки.
При большом Р появляется неустойчивость процесса.
Снижение величины I ускоряет процесс, делает нестабильным.
Быстрота дает снижение Р и I.
Замедление вентилятора определяет большего значения Р.
Задайте время ускорения и замедления наименьшим.

настройка ПИД регулирование частотного преобразователя

Watch this video on YouTube

Применение частотного преобразователя в схеме вентиляции: настройка ПИ регулятора

Перейти в каталог продукции: Частотные преобразователи

На рисунке изображена схема типичной системы вентиляции:

Воздух на рисунке поступает через входное отверстие из внешней атмосферы и по цетральному каналу направляется к мотору системы вентиляции. Этот воздух пройдет через фильтр, очищаясь, пред тем как он будет распределен по выпускным каналам непосредственно в помещения.

Мотор-вентилятор соединен с преобразователем частоты Lenze SMD. Преобразователь контролирует скорость мотор-вентилятора для постоянного поддержания необходимого объема / давления воздуха передаваемого по системе каналов. Уровень давления определяется датчиком (Д). Таким образом осуществляется обратная связь с преобразователем частоты. Воздушный фильтр в центральном канале постепенно засоряется, и датчик определяет это, так как давление в камере постепенно снижается. Частотный преобразователь увеличивает скорость вентилятора, чтобы поддержать постоянное воздушное давление в системе. Когда фильтр становится полностью засорен, преобразователь частоты подает сигнал, указывающий, что фильтр должен быть заменен.

Датчик давления измеряет давление воздуха в миллибарах и имеет диапазон от 10 до 160 мбар. Датчик давления имеет выход 0-10V и подключен к аналоговому входу преобразователя частоты. Сигнал датчика давления воздуха имеет линейную характеристику, также как происходит снижение давления. Необходимо чтобы вентиляционная система постоянно поддерживала в системе каналов давление 80 мбар. По каналу обратной связи от датчика давления воздуха может поступить сигнал о падении давления менее 60 мбар. В этом случае преобразователь частоты по релейному выходу подает сигнал о необходимости замены фильтра.

Минимальная частота работы привода должна быть на уровне 15Гц. Это позволит защитить электродвигатель от продолжительной работы на низких скоростях.

Схема подключения частотного преобразователя SMD:

Настройка параметров ПИ регулятора:

No.	Название	Уставка	Примечание
C08	Конфигурация – релейный вход	10	Обратная связь – мин. \ макс. Уровень. Настройка сиганлизации – d46 и d47
С10	Минимальная выходная частота	15	Настройте SMD на минимальную выходную частоту 15Гц
С34	Конфигурация аналогового входа	Настройте аналоговый вход на сигнал 0…10V
С70	Пропорциональная составляющая	#	Установите пропорциональную составляющую на необходимом уровне
С71	Интегральная составляющая	#	Установите интегральную составляющую на необходимом уровне
с81	Уставка ПИ регулятора	80	Опорная величина (установите в мбар.)
c86	Минимальная обратная связь	10	Минимальный уровень ПИ по сигналу обратной связи
c87	Максимальная обратная связь	160	Максимальный уровень ПИ по сигналу обратной связи
d25	ПИ уставка ускорения, торможения	#	Установите рампу изменения скорости ПИ уставки
d38	Пи режим	1	Режим ПИ включен, положительная обратная связь
d46	Минимальный уровень сигнала обратной связи	60	Минимальный уровень сигнала получаемый от датчика давления
d47	Максимальный уровень сигнала обратной связи	150	Максимальный уровень сигнала получаемый от датчика давления

Пропорциональная составляющая это основная уставка, которая корректирует скорость прямо пропорционально ошибке. Если использовать только пропорциональную составляющую это всегда будет приводить к ошибке в системе. Если значение пропорциональной составляющей слишком низко, то отклик будет слишком вялый. Если же это значение слишком велико, то система будет непостоянной, и изменения будут носить колебательный характер.

Интегральная составляющая используется для устранения статической ошибки. Она продолжает увеличивать основную команду задания скорости, основанную на накопленной ошибке за период (или уменьшать скорость в случае отрицательной ошибки). Даже маленькая величина интегральной составляющей может оказать существенное влияние на исполнение заданного значения контроллера. Если значение слишком высоко – система проскочит требуемое значение, особенно если значительное изменение шага произошло по ошибке.

Перейти в каталог продукции: Частотные преобразователи

Как настроить PID регулятор для преобразователей частоты Danfoss

Этот регулятор пользователь применяет для удержания частотником определенного параметра. Подключим механизм установки вентилятора.

Задающим сигналом работает потенциометр.

Обратную связь осуществит датчик давления.

Соблюдение полярности – важное условие при подсоединении пользователем датчика. Основную настройку регулятора сделаем программой МСТ-10, которая обеспечивает контролирование данных на графике

К частотнику присоединяемся через USB. Вводим данные нормы для мотора по паспорту в группу данных 1-2 и 1-22, 1-23 – частота, 1-24 – ток мотора, 1-25, скорость мотора.

Проводим параметры входов преобразователя частоты в группе 6. В группе 6-1 задаем данные для задающего сигнала. В группе 6-2 определяем значения датчика. Настраиваем частотник для работы регулировки процесса в контуре. Эти значения сочетаются не со всеми применениями. Они задаются пользователем конкретно во всех случаях.

Настраивание регулятора преобразователей частоты Danfoss происходит по определению пропорционального коэффициента и составляющих интегральных регулятора. Автоматические колебания различаются, заметны на осциллографе и постоянны по характеру. Если будет оставаться ошибка регулировки, то уменьшаем составляющую. Значение 20-94 уменьшим до уменьшения разницы и исчезновения колебаний. При сравнивании значения с заданием, настройка закончена.

Задача настройки

Настройка регулятора производится с одной единственной целью: подобрать его коэффициенты для данной задачи таким образом, чтобы регулятор поддерживал величину физического параметра на заданном уровне. В нашем примере физическая величина — это температура.

Допустим текущая температура в помещении 10 °С, а мы хотим, чтобы было 25°С. Мы включаем регулятор и он начинает управлять мощностью обогревателя таким образом, чтобы температура достигла требуемого уровня. Посмотрим как это может выглядеть.

На данном рисунке красным цветом показана идеальная кривая изменения температуры в помещении при работе регулятора. Физическая величина плавно, без скачков, но в тоже время достаточно быстро подходит к заданному значению. Оптимальное время, за которое температура может достигнуть заданной отметки, определить довольно сложно. Оно зависит от многих параметров: размеров комнаты, мощности обогревателя и др. В теории это время можно рассчитать, но на практике чаще всего это определяется экспериментально.

Чёрным цветом показан график изменения температуры в том случае, если коэффициенты подобраны совсем плохо. Система теряет устойчивость. Регулятор при этом идёт «в разнос» и температура «уходит» от заданного значения.

Рассмотрим более благоприятные случаи.

На этом рисунке показаны графики, далёкие от идеального. В первом случае наблюдается сильное перерегулирование: температура слишком долго «скачет» относительно уставки, прежде чем достичь её. Во втором случае регулирование происходит плавно, но слишком медленно.

Советуем изучить — Нагревание кабелей с бумажной изоляцией при длительном протекании тока

А вот и приемлемые кривые:

Данные кривые тоже не идеальны, но могут быть сочтены за удовлетворительные.

В процессе настройки регулятора, пользователю необходимо стремиться получить кривую, близкую к идеальной. Однако, в реальных условиях сделать это не так-то просто — приходится долго и мучительно подбирать коэффициенты. Поэтому зачастую останавливаются на «приемлемой» кривой регулирования. Например, в нашем примере нас могли бы устроить коэффициенты регулятора, при которых заданная температура достигалась бы за 15-20 минут с максимальным перерегулированием (максимальными «скачками» температуры) 2 °С. А вот время достижение уставки более часа и максимальные «скачки» температуры 5 °С — нас бы не устроили.

Далее поговорим о том, как подобрать коэффициенты для достижения оптимального регулирования. Рекомендуется настраивать коэффициенты в том же порядке, в котором это описано.

Назначение ПИД регулятора

ПИД-регулятор предназначен для поддержания определенного значения на требуемом уровне: температуры, давления, уровня в резервуаре, расхода в трубопроводе, концентрации чего-либо и так далее, путем изменения управляющего воздействия на исполнительные механизмы, такие как автоматический клапан управление с помощью пропорционального интеграла, дифференцирующего значения для его регулирования.

Целью использования является получение точного управляющего сигнала, который может управлять крупными производствами и даже реакторами электростанций.

Пример схемы регулирования температуры

Часто ПИД-регуляторы используются при регулировании температуры, давайте рассмотрим этот автоматический процесс на простом примере нагрева воды в резервуаре.

В емкость наливается жидкость, которую необходимо нагреть до нужной температуры и поддерживать на определенном уровне. Внутри емкости установлен датчик измерения температуры – термопара или термометр сопротивления и подключается непосредственно к ПИД-регулятору.

Чтобы нагреть жидкость, мы подадим пар, как показано на рисунке ниже, с автоматическим регулирующим клапаном. Сам клапан получает сигнал от регулятора. Оператор вводит значение уставки температуры в ПИД-регулятор, которое должно поддерживаться в резервуаре.

При неправильной настройке коэффициентов регулятора будут скачки температуры воды, при этом клапан будет полностью открыт, а затем полностью закрыт. В этом случае необходимо рассчитать коэффициенты ПИД-регулятора и ввести их заново. Если все было сделано правильно, через короткий промежуток времени система выровняет процесс, и температура в резервуаре будет поддерживаться на заданном уровне, а степень открытия регулирующего клапана будет в центральном положении.

Настраиваем контроллер

Настройка параметров регулятора осуществляется с помощью инструмента PID Tuner, который доступен непосредственно в окне параметров блока PID Controller.

Приложение запускается нажатием на кнопку Tune…, расположенную на панели Automated tuning. Стоит отметить, что до выполнения этапа настройки параметров контроллера необходимо выбрать его вид (П, ПИ, ПД и др.), а также его тип (аналоговый или дискретный).

Поскольку одним из требований является ограничение его выходной координаты (напряжения на обмотке двигателя), то следует задать допустимый диапазон напряжений. Для этого:

Переходим во вкладку Output Saturation.
Нажимаем на флаговую кнопку Limit output, в результате чего активируются поля для задания верхней (Upper limit) и нижней (Lower limit) границы диапазона выходной величины.
Устанавливаем границы диапазона.

Корректная работа блока регулятора в составе системы предполагает использования методов, направленных на борьбу с интегральным насыщением. В блоке реализованы два метода: back-calculation и clamping. Подробная информация о данных методах располагается здесь. Выпадающее меню выбора метода расположено на панели Anti-windup.

В рассматриваемом случае запишем значения 24 и -24 в поля Upper limit и Lower limit соответственно, а также используем метод clamping для исключения интегрального насыщения.

Можно заметить, что внешний вид блока регулятора изменился: появился знак насыщения рядом с выходным портом блока.

Далее, приняв все изменения нажатием кнопки Apply, возвращаемся во вкладку Main и нажимаем кнопку Tune…, в результате чего откроется новое окно приложения PIDTuner.

В графической области окна отображаются два переходных процесса: при текущих параметрах регулятора, т.е. для ненастроенного регулятора, и при значениях, подобранных автоматически. Новые значения параметров можно посмотреть, нажав на кнопку Show Parameters, расположенную на панели инструментов. При нажатии на кнопку появятся две таблицы: подобранные параметры регулятора (Controller Parameters) и произведенные оценки характеристик переходного процесса при подобранных параметрах (Performance and Robustness).

Как видно из значений второй таблицы, автоматически рассчитанные коэффициенты регулятора удовлетворяют всем требованиям.

Настройка регулятора завершается нажатием на кнопку с зеленым треугольником, расположенной справа от кнопки Show Parameters, после чего новые значения параметров автоматически изменятся в соответствующих полях в окне настройки параметров блока PID Controller.

Результаты моделирования системы с настроенным регулятором для нескольких входных сигналов показаны ниже. При больших уровнях входных сигналов (голубая линия) система будет работать в режиме с насыщением по напряжению.

Отметим, что инструмент PID Tuner подбирает коэффициенты регулятора по линеаризованной модели, поэтому при переходе к нелинейной модели требуется уточнять его параметры. В этом случае можно воспользоваться приложением Response Optimizer.