Преобразование выхода ПИД регулятора в ТРМ210

[Azamatkhan.Arifkhanov]

Всем привет!

Перед компанией стоит задача определения момента настройки коэффициентов для ПИД регулятора ТРМ210 (Более новый аналог -- ТРМ10)
Пид регулятор контролирует уровень в цистерне посредством открытия-закрытия клапана

Мы, как подрядная организация, получили данные от заказчика, в которых имеются:
- PV
- SP
- Полоса пропорциональности (аки Коэффициент пропорциональности, Xp)
- Итегральняа постоянная (ti)
- Дифференциальная постоянная (td)
- MV (Как сообщил заказчик, это выход ТРМ)

Мы стараемся воспроизвести эксперимент по работе ПИД контроллера, чтобы до ПНР понять, какие у нас есть возможности настройки регулятора. Для этого нам надо в синтетическом формате воспроизвести вывод ТРМ, который прислал заказчик

Выход пида мы высчитываем по формуле из инструкции ТРМ210

79541


Пример того, что получили

79540

Здесь: Оранжевая линия -- SP, Фиолетовая -- PV, Синяя -- MV, Зеленая -- выход пида, посчитанный по формуле. Оси y разные для групп линий (SP,PV / MV / Выход пида)
Коэффициенты тут настроены весьма грубо. ti = 1, Xp = 20, td = 0

Можно заметить как резко отрабатывает MV на разность PV и SP. MV принимает значения от 0 до 10 (в том числе и на графике). Для нас можно судить, что при нуле клапан максимально открывается, при 10 максимально закрывается

Синтетический вывод пида на коэффициентах, которые дал заказчик, дает сильно более гибкие значения. Наша задача привести синтетические расчеты к тому, что мы имеем в MV, чтобы в последующем понимать, как надо поменять коэффициенты, чтобы получить более удовлетворительный результат в MV

79542
Так выглядят распределения реальной MV и Синтетически посчитанной


У нас встал вопрос. Как ТРМ210 обрабатывает вывод PID регулятора, чтобы сместить распределение от выхода формулы Yi к целочисленным значениям от 0 до 10?
Или, если уж не к значениям от 0 до 10, то к заявленным процентам от 0 до 100?

Ведь вывод по формуле будет иметь скорее всего нормальное распределение с медианой в нуле. Как это распределение сдвигают, чтобы получить выход ТРМ210?

[МихаилГл]

Ничего не понятно, но очень интересно.
Похоже на диссертацию или научную работу, а не на настройку регулятора и т.п.

Т.е. вам заказчик дал параметры регулятора, а параметры одно или двухемкостного звена, описывающего ёмкость не дал. Как вы синтезировали регулятор не знаю этих параметров?

[In_Da_Cher_A]

Похоже на диссертацию или научную работу, а не на настройку регулятора и т.п.вообще не понимаю - зачем так всё усложнять? как говорится - "многие знания - многие печали"
Примитивная классическая система регулирования из учебника по ТАУ -"Уровень в бочке, клапан на сливе, обратная связь по положению клапана", Д там вообще не нужно, обычного ПИ хватает в большистве случаев

[1exan]

А почему выбран именно ТРМ10, а не ТРМ12 например?

[FPavel]

Azamatkhan.Arifkhanov,
физический смысл Хр - величина рассогласования, при которой только за счёт пропорциональной составляющей полностью откроется (закроется) регулирующий клапан.
Чтобы его подобрать - оценивают, насколько допустимы отклонения (величину, значение) в работе и умножают на 4...6 - это и будет Хр.
Дальше экспериментом подбирают Ти - насколько быстро нужно приближаться к уставке.
И помните, что только одна пропорциональная составляющая приводит к состоянию равновесия, когда уставка так и не достигнута. Если учили ТАУ - там при объяснении П-регулятора поясняется этот эффект.

Собственно, и всё. Быстрее поехать и на месте настроить.

На предоставленном графике какой-то ужас - значение MV изменяется из крайнего положения в другое крайнее, а не плавно "ищет своё место".
Вероятно, маленькое значение Хр - приводящее к переусилению.

[EFrol]

У нас встал вопрос. Как ТРМ210 обрабатывает вывод PID регулятора, чтобы сместить распределение от выхода формулы Yi к целочисленным значениям от 0 до 10?
Или, если уж не к значениям от 0 до 10, то к заявленным процентам от 0 до 100?
Ведь вывод по формуле будет иметь скорее всего нормальное распределение с медианой в нуле. Как это распределение сдвигают, чтобы получить выход ТРМ210?


Меня тоже интересует ответ на этот вопрос. Точнее на несколько.
Представим себе, что мы настраиваем ТРМ210 как П-регулятор, т.е. Y=dE/Xp. где dE = tуст - tизм
Это значит, что:
1. при tуст = tизм, Y = 0 (0% - 4mA при токовом выходе).
2. при tуст > tизм на Xp, то Y = 1 (100% - 20mA), т.е при tуст - tизм > Xp => Y ограничен сверху 100%
3. при Tуст < tизм на Xp, то Y = -1 (-100% - ?????), т.е. при tуст - tизм < 0 => Y ограничен снизу 0%

Отсюда Y > 0, только когда уставка больше измеренного значения.
Верно?
Чем меньше Xp, тем резче реагирует ТРМ и тем быстрее наполняется сосуд (из которого пока ничего не вытекает).
И по мере приближения к уставке, кран (Y) медленно закрывается начиная с tизм = tуст - Xp.

Другое дело, когда из сосуда вытекает (или что-то остывает). П-регулятор, найдет такой Y, при котором "плюс" сравняется с "минусом",
но tуст - не будет достигнуто, т.к. dE будет > 0.

Задаем Ti (время интегрирования) за которое должно накопится + еще dE/Xp к Y, если dE не будет меняться.
Но dE будет меняться и при tуст=tизм - пропорциональная составляющая станет = 0, и её заменит только интегральная (накопленная).
Иногда видно как Y начинает уменьшаться, упреждая выход за уставку, т.е. пропорциональная уменьшается быстрее, чем растет интегральная.

Т.е. надо подобрать таким образом Xp и Ti, чтобы к тому моменту, когда tуст будет = tизм, интегральная не переполнилась, а была равной пропорциональной + ёщё чуть-чуть, чтобы компенсировать утечку. Сможете?

Теперь представьте, как должны меняться эти параметры, при большом сосуде и при маленьком, а так же при быстром и скромном расходе.

[Azamatkhan.Arifkhanov]

Добрый день! Благодарю за ответ

Не уверен, что правильно понял ваш вопрос. Заказчик предоставил фактияеские данные с измерительных приборов (датчик уровня, задание на уровень, выход трм ?наерное?).

Если вы говорите про звенья как информацию о влиянии клапана на уровень – нет, такой информации нет.

[Azamatkhan.Arifkhanov]

Мы писали в поддержку. Они ответили, что ТРМ210 уже не производится и в пример привели актуальный вариант в виде ТРМ10

[Azamatkhan.Arifkhanov]

Добрый день! Вы правы. Сейчас как раз и используется ПИ регулятор за счет зануления td коэффициента

[Azamatkhan.Arifkhanov]

Добрый день, благодарю за ответ! Да, потому и есть такой проект, пиды настроены страшно. Работает, конечно, но можно плавнее.

Стоит вопрос как при формуле, которая может выдавать отрицательный результат и сигнализировать нам о том, что реальный уровень вообще-то выше уставки. Тем самым сообщая корректировку как открыть клапана

На выходе с ТРМ преобразуется в число от 0 до 100
Чисто в моей голове это выглядит как: в любом случае, если уровень у уставки или выше надо на полную открывать клапан

[Azamatkhan.Arifkhanov]

Добрый день! Благодарю вас за развернутый ответ!
Понадобится время обмозговать ваши тезисы

[EFrol]

Теперь посмотрим на график:
79544
У нас Y - это синяя линия, tуст - это оранжевая, tизм - фиолетовая, зеленная - мне не понятна.
Обратите внимание, как только tизм касается tуст, то Y падает до нуля. Реакция дюже резкая - надо увеличивать Xp по +1 за раз и наблюдать.
Y станет работать плавнее, но и время достижения уставки увеличится.
Из-за увеличенного времени может накапливаться много интегральной, и тогда tизм будет пересекать tуст - будем увеличивать Ti.
Если нет - то можно будет уменьшать Ti ускоряя накопление. В итоге tизм станет почти прямой.

[IVM]

Ti надо задать не 1, а 500 для начала.

[Azamatkhan.Arifkhanov]

Синяя линия это фактичесий вывод трм. Зеленая это результат формулы пида на коэффициентах, которые выдала фабрика. Само собой, мы ожидали увидеть что-то позожее на синюю линию. Вот и возник вопрос, что мы еще не учитываем)

[МихаилГл]

Синяя линия это фактичесий вывод трм. Зеленая это результат формулы пида на коэффициентах, которые выдала фабрика. Само собой, мы ожидали увидеть что-то позожее на синюю линию. Вот и возник вопрос, что мы еще не учитываем)

Вы не учитываете апериодическое звено первого или второго порядка самой цистерны. О чем я вам намекал в первом же посте...

PS Ну например https://core.ac.uk/download/pdf/53067582.pdf