 Технологии адаптивного регулирования позволяют полностью автоматизировать процесс настройки контуров регулирования широкого класса промышленных объектов управления с различными видами и величинами запаздывания. Они позволяют полностью отказаться от использования обычных методов идентификации динамики объекта и расчета оптимальных параметров настройки регуляторов.
Это значит, что потребитель, использующий адаптивное регулирование получает возможность:
- сократить время настройки контуров регулирования и требования к квалификации персонала;
- гарантировать наилучшее качество управления в любой момент времени для широкого класса стационарных и нестационарных автоматизируемых объектов;
- обеспечить непрерывный процесс подстройки параметров регулятора под изменяющиеся динамические свойства объекта управления;
- увеличить ресурс работы исполнительного механизма за счет использования двухуровневого пробного сигнала.
Как показывает практика, адаптивные регуляторы позволяют экономить до 15% сырья и энергоресурсов по сравнению с ручным управлением или порядка 5% по сравнению с неоптимально настроенным классическим ПИД регулятором. Кроме того, применение адаптивного регулирования ведет к сокращению сроков и стоимости пуско-наладочных работ.
Адаптивное регулирование в SCADA и SOFTLOGIC системе TRACE MODE было впервые поддержано в 1998 году в виде набора функциональных блоков Техно FBD - визуального языка программирования стандарта IEC 61131-3. Библиотека адаптивного регулирования TRACE MODE включает следующие функциональные блоки:
- Адаптивное регулирование (APID) - блок позволяет организовать регулирование по ПИД закону с автоматическим вычислением настроек регулятора для объектов с пропорциональным исполнительным механизмом;
 Адаптивное регулирование (APDD) - аналогичный блок для реализации адаптивного ПДД регулятора, предназначен для объектов с интегрирующим исполнительным механизмом и постоянной скоростью отработки;
- Идентификация объекта (IDNT) - этот блок по кривой отклика на прямоугольный импульс рассчитывает параметры модели инерционного звена первого порядка с запаздыванием;
- Модальный регулятор (MREG) - представляет собой модальный регулятор с функцией вычисления настроек по параметрам объекта управления, что предполагает его совместное использование с блоком IDNT;
- Настройка ПИД по параметрам объекта (CALC) - рассчитывает коэффициенты ПИД регулятора на основе параметров математической модели объекта первого порядка с запаздыванием;
- Настройка ПИД по скачку задания (RJMP) - блок вычисления настройки ПИ/ПИД регулятора на основе накопления и обработки массивов данных: значений входа объекта и его выхода.
Язык Техно FBD позволяет осуществлять как программирование контроллеров, так и операторских станций SCADA системы TRACE MODE. Соответственно, оптимальные настройки регуляторов могут рассчитываться, как в контроллере, так и на операторском ПК (с последующей загрузкой в контроллер), что позволяет использовать адаптивное регулирование как в системах на основе открытых, программируемых в TRACE MODE контроллеров, так и в системах на основе традиционных PLC.
 Адаптивное регулирование может производиться как в режиме постоянной подстройки коэффициентов регулятора, так и периодически, либо по команде оператора. Последняя модификация блоков APID и APDD позволяет вообще не отключать процесс автоподстройки регуляторов (например, для объектов с изменяющимися характеристики или для объектов работающих со значительными колебаниями нагрузки).
Принцип действия адаптивного регулятора заключатся в следующем: на вход объекта, наряду с сигналом регулятора, подается дополнительный пробный синусоидальный сигнал малой амплитуды (обычно не превышающей уровня естественного шума процесса). По амплитуде и фазе гармонической составляющей в выходном сигнале объекта осуществляется расчет настроек регулятора.
Возможность определения параметров амплитудно-фазовой характеристики объекта в замкнутом контуре гарантирует получение оптимальных настроек регулятора.
Адаптивное регулирование в TRACE MODE подразумевает автоматическую фильтрацию кривой отклика от случайных возмущений и шумов. Улучшенный алгоритм аппроксимации динамики объекта высокого порядка моделью инерционного звена первого порядка с запаздыванием учитывает динамику исполнительных механизмов и датчиков.
 Модальный регулятор реализован в виде цифровой модели объекта и астатического наблюдателя полного порядка. Расчет параметров модального регулятора производится по оригинальной методике, без выбора корней уравнения замкнутой системы.
Настройки адаптивных регуляторов рассчитываются с учетом периода опроса данного канала, что позволяет сразу применять их в АСУ ТП.
Помимо адаптивных регуляторов в TRACE MODE 6 реализована поддержка и других методов регулирования:
- ПИД регулятор (PID) - классический блок ПИД регулятора;
 ПДД регулятор (PDD) - регулятор, учитывающий вторую производную ошибки регулирования;
- Трехпозиционный регулятор (PREG) - для дискретного управления исполнительным механизмом;
- Нечеткий регулятор (FZCTR) - реализует функции нечеткого регулятора, обычно используется в паре с блоком настройки нечеткого регулятора (SFZ).
Изучить работу адаптивных регуляторов TRACE MODE можно в эмуляторе Интегрированной среды разработки. Кроме того, они доступны в Интернет - в Виртуальной лаборатории адаптивного регулирования. На сайте лаборатирии Вы можете в режиме on-line убедится в высокой эффективности алгоритмов адаптивного регулирования на моделях объектов различных типов (требуется поддержка Java в Вашем браузере).
Отладка алгоритмов адаптивного и модального регулирования в профайлере возможна только при использовании профессиональной инструментальной SCADA системы TRACE MODE 6 или в Мониторах реального времени с поддержкой адаптивного регулирования.
Функциональные блоки (FBD) модального, нечеткого и адаптивного регулирования реализованы в следующих исполнительных модулях TRACE MODE 6 класса SCADA (для операторских станций и серверов автоматики) и SOFTLOGIC (для промышленных контроллеров):
Adaptive МРВ+ 6.02 для Windows |
