Если проводить испытания для различных объектов регулирования можно подметить закономерность, которая привлекла внимание 27-летнего J. G. Ziegler и 33-летнего N. B. Nichols, работавших в 1941 году с пневматическими регуляторами в компании "Taylor Instruments" г. Рочестер, штат Нью-Йорк. Закономерность заключалась в том, что оптимальная зона пропорциональности П-регулятора в два раза больше значения зоны пропорциональности при которой САР переходит в режим автоколебаний. Циглер - Николс также определили соотношения между периодом возникающих автоколебаний и постоянными времени интегрирования и дифференцирования. Благодаря найденным соотношениям появилась возможность быстро и просто настраивать П-, ПИ- и ПИД-регуляторы не прибегая к сложным математическим расчетам. В таблицу, см. рис. 44, сведены значения для настройки П-, ПИ- и ПИД-регуляторов при использовании метода Циглера - Николса, а на рис.45 показан график регулируемой величины в режиме автоколебаний.
Согласно Циглер - Николс, оптимальная настройка регулятора достигнута, когда величина каждой следующей полуволны перерегулирования меньше предыдущей на три-четверти, см. рис. 46.
Ниже приводится последовательность испытания САР для определения параметров настройки П-, ПИ- и ПИД-регуляторов.
1. Выставляем время интегрирования и дифференцирования на ноль.
2. Выставляем широкую зону пропорциональности регулятора. Наблюдаем, как протекает процесс регулирования.
3.Постепенно уменьшая зону пропорциональности регулятора, находим значение PB при котором начинается автоколебательный процесс с постоянной амплитудой.
4. Измеряем период колебаний T.
5. Медленно увеличивая зону пропорциональности, находим пороговое значение при котором регулятор переходит в режим затухающих колебаний. Это предельная чувствительность для зоны пропорциональности, обозначим ее как PB s.
6. Пользуясь таблицей, см. рис. 44, находим значения параметров настройки регулятора.
7. Выставляем полученные значения для зоны пропорциональности, постоянной времени интегрирования и постоянной времени дифференцирования.
8. Проверяем работу регулятора и при необходимости выполняем подстройку параметров.
Вышеописанный метод настройки регуляторов под названием “Optimum Settings For Automatic Controllers”, не смотря на почтенный возраст, пользуется широкой популярностью по настоящее время и считается одной из наиболее важных публикаций в области промышленной автоматики.
©Александр Демьяненко
ПИД-регулирование (ПИД-регулятор) на практических примерах
