Parametry odcinkowe odpowiedzi
skokowej
dr inż. Stefan Brock 1
Regulator P
Zmniejszanie uchybu ustalonego
Zwiększanie charakteru oscylacyjnego
Regulator PI. K=1
Likwidacja uchybu ustalonego
Zwiększanie charakteru oscylacyjnego
dr inż. Stefan Brock 2
Regulator PID. K=3, Ti=2
Zmniejszanie lecz dla większych Td
zwiększanie charakteru oscylacyjnego
[Wartosc_rzeczywista]
1
0.1613
s 4
0.25
1/T_I
[Sygnal _sterujacy]
Integrator
10s+1
Uchyb
Pulse
k_P
T=10, K=4
L=2
Generator
0 du /dt [Sygnal _sterujacy ] [Wartosc_rzeczywista ]
T_D Derivative Saturation
Scope
dr inż. Stefan Brock 3
Zmodyfikowana metoda
odpowiedzi skokowej
dr inż. Stefan Brock 4
T
T
T
a a + K
L �" K
= T =
a
L L + T
dr inż. Stefan Brock 5
p
p
p
K*
3L
dr inż. Stefan Brock 6
Metoda częstotliwościowa ZN
1) Wybierz regulator typu P
2) Powoli zwiększaj wzmocnienie, aż do
osiągnięcia stanu drgań niegasnących
sygnału wyjściowego
3) Zachowaj wartość wzmocnienia  Ku i
okres oscylacji Tu
Dobór nastaw dla metody
częstotliwościowej
dr inż. Stefan Brock 7
Porównanie metod odpowiedzi
skokowej i częstotliwościowej
częstotliwościowa char. skokowa
PI
PID
Krytyczna ocena metody ZN
Względny czas martwy: �=L/(L+T)
" �<0,15  przypadek łatwy, dominuje inercja 
z reguły wystarcza regulator typu PI. Człon D
może poprawić dynamikę, zwłaszcza gdy
wpływ zakłóceń jest mały. Nastawy metodą
ZN mogą być wyraz
nie poprawione przy
pomocy innych kryteriów. Metoda ZN nie
opisuje doboru regulatora typu PD, który może
być korzystny w tym przypadku
dr inż. Stefan Brock 8
Krytyczna ocena metody ZN
" 0,15<�<0,40  przypadek pośredni. Metoda
ZN daje dobre rezultaty w odniesieniu do
reakcji na zakłócenie, lecz duże
przeregulowania w odpowiedzi na zmianę
sygnału zadanego (tłumienie 1/4). Wskazane
jest użycie współczynników wagowych (b, c)
w torze sygnału zadanego.
Krytyczna ocena metody ZN
" �>0,40  przypadek trudny, z dominującym
opóz
nieniem. Metoda ZN daje słabe rezultaty.
Zastosowanie regulatora PI/PID jest możliwe,
lecz wymaga innych kryteriów doboru.
Zdecydowaną poprawę mogą zapewnić
struktury zaawansowane  np. metoda
predyktora Smitha.
dr inż. Stefan Brock 9
Regulator PID dla obiektu z
dominującym opóz
nieniem �=0,65
Doświadczalne dostrajanie
regulatora
dr inż. Stefan Brock 10
Metoda Chiena, Hronesa i
Reswicka (CRH)
" Zapewnia lepsze tłumienie niż ZN
" Przebieg bez przeregulowania lub z 20%
przeregulowaniem
" Inne kryteria dla optymalizacji odpowiedzi
skokowej, inne dla reakcji na zakłócenie
Metoda CHR  reakcja na
zakłócenie
p p
L �" K
T =
a
dr inż. Stefan Brock 11
Metoda CHR  reakcja na skok
wartości zadanej
p p
L �" K
T =
a
Metoda Astroma
" Opracowana na podstawie badań
doświadczalnych szerokiej grupy obiektów
" Obliczenia  na podstawie odpowiedzi
skokowej  jak w metodzie ZN
" Uwzględnia strukturę regulatora ze
współczynnikiem wagowym b
" Dla parametru wrażliwości M=1 lub M=2
dr inż. Stefan Brock 12
Metoda Astroma  regulator PI
Metoda Astroma  regulator PID
dr inż. Stefan Brock 13
Metoda Astroma
Metoda ZN
dr inż. Stefan Brock 14
Uproszczona metoda Astroma
P
Dla obiektu o skończonej odpowiedzi na skok
sygnału sterującego
Uproszczona metoda Astroma
P
Dla obiektu o charakterze całkującym
dr inż. Stefan Brock 15
Samostrojenie i adaptacja
przemysłowych regulatorów PID
" Autotuning wykonywany jest na żądanie
operatora lub w zadanych chwilach
" Adaptacja parametrów wykonywana jest
na bieżąco, w trakcie pracy regulatora
" Autotuning jest cechą wielu regulatorów
przemysłowych  dedykowanych i
uniwersalnych. Dostępne są także
rozwiązania zewnętrzne  sprzętowe i
programowe
Autotuning nie zastępuje starannego
projektu systemu regulacji
Gdy system jest z
le zaprojektowany:
 duże opóz
nienia (złe rozmieszczenie
czujników, czujniki temperatury o dużej
pojemności)
 niska rozdzielczość (z
le dobrane urządzenia
pomiarowe i wykonawcze)
 nieliniowości (brak uwzględnienia nieliniowości
czujnika w układzie pomiarowym, luzy i duże
tarcie w głowicach zaworów)
nawet najlepszy autotuning nie zapewni
zadawalającej pracy
dr inż. Stefan Brock 16
Metody regulacji adaptacyjnej
" Ciągła zmiana parametrów regulatora,
zgodnie ze zmianami właściwości procesu
" W praktyce konieczna dla sterowania z
wyprzedzeniem (feed-forward)  dobra
znajomość modelu
dr inż. Stefan Brock 17
Gain scheduling - przestrajanie
dr inż. Stefan Brock 18
Metody samostrojenia
" Identyfikacja właściwości obiektu bez
zamykania pętli regulacji 
Open-Loop Tuning
" Identyfikacja właściwości zamkniętej pętli
regulacji 
Closed-Loop Tuning
dr inż. Stefan Brock 19
Open-Loop Tuning
" Badanie obiektów stabilnych
" Początek od stanu równowagi procesu
" Sygnał testowy:
 skok jednostkowy (obiekty o charakterze inercyjnym)
 impuls (obiekty o charakterze całkującym)
" Dobór amplitudy sygnału 
 Nie za mała, żeby odpowiedz
była jednoznacznie czytelna w stosunku
do szumów
 Nie za duża, żeby pozostać w zakresie liniowych właściwości obiektu
" Dobór czasu trwania  aż sygnały wyjsciowe nie zmieniają
się istotnie
" Identyfikacja:
 opóz
nienie,
 wzmocnienie
 dominująca stała czasowa
Closed-Loop Tuning
" Skokowa lub impulsowa zmiana sygnału
zadanego lub sterującego
" Metody heurystyczne  bazujące na
doświadczeniu: jak zmieniać konkretne
nastawy dla uzyskania żądanych
właściwości odpowiedzi
dr inż. Stefan Brock 20
Samostrojenie regulatora  metoda
przekaz
nikowa
Przyjmowane parametry:
" Amplituda sygnału wyjściowego
" Szerokość histerezy
dr inż. Stefan Brock 21
dr inż. Stefan Brock 22
Metody oparte na bazie reguł
" Zwiększ wzmocnienie K
" Zmniejsz stałą czasową całkowania Ti
dr inż. Stefan Brock 23
Metody oparte na bazie reguł
" Zmniejsz wzmocnienie K
" Zmniejsz stałą czasową całkowania Ti
dr inż. Stefan Brock 24
Foxboro EXACT (760/761)
" Analiza odpowiedzi
skokowej
" Rozpoznawanie wzoru
" Heurystyczna baza
reguł
" Wstępna nastawa  wg
metody ZN
Simatic S7-200
" Metoda przekaz
nikowa
" Dobór strefy histerezy  elimnacja wpływu
szumów  podwojone odchylenie standardowe
dla testu minimum 100 próbek
" Dobór żądanej amplitudy zmian sygnału
mierzonego (standardowo 4,5*histereza)
" Dobór żądanej odpowiedzi układu:
 Szybka  możliwe przeregulowania
 Średnia  tłumienie krytyczne
 Wolna  brak przeregulowań
 Bardzo wolna  brak przeregulowań, długi czas
regulacji
dr inż. Stefan Brock 25
dr inż. Stefan Brock 26
dr inż. Stefan Brock 27
dr inż. Stefan Brock 28