системой, требуется такое же свойство, поскольку он должен каким-либо о предсказывать будущее поведение системы и действовать соответственно.

время

Рис. 6.6. Прибыль в течение жизненного цикла продукта. Вначале затраты на npi тирование и капитальные вложения приводят к издержкам. Любое управляющее aeiicTBHC, предпринятое на основе оценки мгновенных значений без учета хода i кривой, будет опн1бочным

Полиномы R(s), S(s) и T(s) нель.зя выбрать произвольно. Все передаточные ции регулятора (рис. 6.5) должны быть реализуемы физически. Это означает, ч иеньзиамигателя должна быть вышестепени числителя, т. е. порядок/?(.v) долж( восходить порядок как S(s), так и T(s), в противном случае реальный регулятор с невозможно. Сам 4>изический процесс должен быть управляемым (раздел 3.5.1 ] означает, что A(s) и B(s) не могут иметь общих множителей.

Существуют также другие ограничения, связанные с тем, насколько можно пить параметры регулятора. Если "ручки настройки" крутить слишком интен( например многократно уменьшая время реакции процесса, то унравляюпще си могут войти в зону насыщения и система перестанет быть линейной. Иными ( ми, из-,за ограниченности амплитуды сигналов реакцию замкнутой системы г изменить произвольным образом.

6.3.4. Упреждающее управление по изменению нагрузки и возмущению

Если возмущения, действующие иа процесс, известны и их можно измери а принципе, можно провести коррекцию управления до того, как они повлия выходной параметр процесса. Этот подход, который называется упрежда» управлением по возмущению (Jeedforward from process disturbances), может за) повысить качество управления. Ниже его иллюстрируют несколько примеров.

Пример 6.2

Регулировка температуры в помещении

Системы управления температурой в .зданиях включают в себя датчик д измерения наруж1юй температуры. Когда наружная температура из.мшшет (что рассматривается как "возмуп1.ение"), управляющий сиышл на клапан, f.

гулирующий подачу горячей воды в здании, подается прежде, чем наружная температура повлияет на температуру в помеп1ении, - упреждающий контур управле1П1я по возмущению. Для окончательного и более точного регулирования температуры в каждом помещении она также непрерывно контролируется с помон1Ью местных датчиков (термостатов) - обратная связь.

Пример 6.3

Управление химическим процессом

При управлении химическими процессами чаще всего измеряются расходи коттентрация реагентов. Это позволяет осуп1ествить корректирующие действия до изменений в конеч1юм продукте.

Пример 6.4 Управление автомобилем

Опьггный водитель часто использует своего рода упреждаюн1ее управление. Если он хочет сохранить скорость постояшюй при въе.зде на возвьнпен-1юсть, то немного прибавляет "газ" перед Подъемом, чтобы скорость не уменьшалась, несмотря 1Ш изменение уклона дороги.

Все типы упреждаюпшх во.здействий базируются на некоторых предположениях от1нхл1тельно будун1его поведения системы, и следовательно, они должны обладав так 1шзываемой способностью предвидения. Иными словами, упреждаюншй регу.м-тор должен включать в себя модель ди1шмики технической системы. 11иже будетпо-казано, как это можно сделать.

Механизм упреждешш требует, чтобы изменения нагрузки и/или возмущенй измерялись. Если возмун1ение нелызя измерить непосредствешю, его значение необходимо либо оценить, либо измерить каким-либо образом косвен1ю.

Пример 6.5

Удаление фосфора методом химического осаждения

При обработке сточных вод 4)ос4)ор обычно удаляют методо.м химического осаждения. Для опреде;гения правилыюй дозировки реагентов шюбходимо 31шть содержание 4)ос4)ора в сточных водшс. Такие из.мерения сложно и дорого производить непрерыв1ю. Поэто.му содержание 4юс4)ора в подводимой воде оценивается im базе расхода и предыстории нор.мальных часовых и суточных ко.чебаний его концентрации. Даже такой грубый способ унре-ждаюп1ей оценки позволяет улучшить характеристики системы.

Типичный вид с;южной структуры управлошя с упреждением по возмущени" и онорно.му значению и обратной связью показан на рис. 6.7. В принципе, упреждав пшн регулятор должен вырабатывать унравляюн1ий сигнал, который действует"

исполните.аьный механи-зм таким образом, чтобы возмущение не оказывало влияния на ход процесса.

контур упреждения по опорному значению

контур упреждения по возмущению

датчик

исполнительный mex\iuwacuu механизм процесс

Рис. 6.7. Блок-схема обобщенного регулятора с контурами упреждающего управления по опорному значению и возмупюиию и контуром обратной связи

Возмущение W{s) влияет на процесс в соответствии с передаточной функцией GijX.s), т. е. существует динамическая связь между возмуп;ением и выходом

Y{s) = Gw(s) Wi<;)

Функция G.v) должна быть известна. Она зависит от свойств процесса, и из.менить ее нель.зя. Идея упреждения состоит в корректировке управляюпгего сигнала 1Ш основе пока,заний датчика G,(.v) и унреждаюп1его регулятора Gp2(->)- Влияние возмущения па технический процесс нейтрали.зуется в выход1юм параметре Ус помоп1ью упреждаюп£его регулятора, который генерирует сигнал как 4)упкцию самого возму-:цения. Формалыю это соотнопгение выражается следуюп1им образом

-G,(s) Gp.2(s) G,(s). Gpis) W(s) + Gs) W(s) = 0

Разрешая относителыю Gp2, получим уравнение идеалыюго упреждаюп;его регулятора

Gw(s) (6.10)

. Сф) G,(s) Gpis)

Все передаточные функции в правой части уравнения определяются характеристиками процесса, и следовательно, они не сюдержат параметров, которые можно изхк;-!!ять. Иными слова.ми, упреждаюппй сигнал полностью определен моделью системьг Нсли модель неточна, то и унреждаюппп! сигна.л не сможет полностью ско.мненсиро-вать влияние возмуп1ения. Па практике, од1шко, унреждаюпшй регулятор может оказаться полезны.м, даже если полностью компенсировать воз.му щения не удается.