Деталі електронної книги
Algorytmy regulacji obiektów przemysłowych PID i MPC
Piotr Tatjewski
Zamierzeniem autora niniejszej publikacji jest przedstawienie algorytmów automatycznej regulacji dominujących aktualnie w praktyce przemysłowej. Stąd przedmiotem prezentacji są algorytmy PID oraz algorytmy predykcyjne, określane akronimem MPC (Model-based Predictive Control), powszechnie już stosowanym. Algorytm PID był i jest nadal dominującą techniką w pętlach regulacji obiektów przemysłowych. Powszechne są oceny, iż występuje on w co najmniej 80% pracujących pętli regulacyjnych. Przy czym jest on stosowany w różnych strukturach i konfiguracjach, najważniejsze z nich są przedstawione w pierwszych dwóch rozdziałach niniejszej książki. Z kolei algorytm MPC, zastosowany po raz pierwszy w przemyśle dużej skali w latach siedemdziesiątych ubiegłego stulecia, zdobył przebojem miejsce zarówno w praktyce przemysłowej, jak i pracach naukowych, rozwojowych. Jest on obecnie drugim, po PID, niekwestionowanym standardem regulacji przemysłowej. Jest podstawowym algorytmem tzw. regulacji zaawansowanej (advanced control), zalecanym przede wszystkim dla regulacji procesów wielowymiarowych o silnych interakcjach, o trudnej dynamice czy pracujących na granicy aktywnych ograniczeń procesowych.
Przedmowa 3
Rozdział 1. Regulacja PID obiektów jednowymiarowych 9
1.1. Struktury regulatora PID 9
1.2. Struktury regulatora PID o dwóch stopniach swobody (PID 2dof) 16
1.3. Modele obiektów dla doboru nastaw regulatorów PID 19
1.3.1. Metody identyfikacji modeli obiektów dla doboru nastaw regulatorów PID 20
1.3.2. Reguła połowy (half rule) upraszczania transmitancji wieloinercyjnych z opóźnieniem 24
1.4. Kryteria doboru nastaw, przebiegi wzorcowe 26
1.5. Wyznaczanie parametrów obiektu dla przebiegu krytycznego 28
1.6. Reguły doboru nastaw na podstawie parametrów krytycznych 30
1.7. Reguły doboru nastaw na podstawie modelu obiektu (FOPDT) 32
1.8. Regulacja z modelem wewnętrznym (IMC), reguła lambda 38
1.8.1. Struktury układu regulacji i regulatora IMC 38
1.8.2. Reguła IMC/lambda strojenia regulatora PI/PID 40
1.8.3. Reguła SIMC strojenia regulatora PI/PID 43
1.9. Regulacja z kompensacją zakłócenia 44
1.10. Regulacja ze sterowaniem do przodu od wartości zadanej 47
1.11. Regulacja kaskadowa 50
1.12. Regulacja nieliniowa PID – gain scheduling 51
1.13. Cyfrowe realizacje algorytmów PID . . 55
Rozdział 2. Regulacja PID obiektów wielowymiarowych 61
2.1. Sterowalność wyjść obiektu wielowymiarowego 62
2.2. Wybór struktury połączeń regulacji wielopętlowej 63
2.3. Dobór nastaw regulatorów PID w strukturze wielopętlowej 71
2.4. Odsprzęganie, kompensacja zakłóceń 76
Rozdział 3. Wprowadzenie do regulacji predykcyjnej 83
3.1. Zasada regulacji predykcyjnej 83
3.2. Zadanie optymalizacji algorytmu MPC 86
3.3. Dobór parametrów algorytmu MPC 90
3.4. Regulacja zakresowa 92
3.5. Trajektoria referencyjna 94
Rozdział 4. Regulacja predykcyjna z liniowymi modelami obiektów 97
4.1. Zadanie optymalizacji algorytmu MPC z modelem liniowym 97
4.2. Sformułowania analityczne i numeryczne algorytmu MPC 101
4.3. Algorytm DMC (Dynamic Matrix Control) 105
4.3.1. Predykcja modelem odpowiedzi skokowej 105
4.3.2. Analityczne prawo regulacji DMC 110
4.3.3. Regulacja DMC z kompensacją zakłóceń mierzonych 115
4.3.4. Przykład: regulacja DMC kolumny destylacyjnej Wooda-Berry’ego 117
4.4. Algorytm GPC (Generalized Predictive Control) 123
4.4.1. Algorytm GPC dla obiektu jednowymiarowego (SISO) 124
4.4.2. Algorytm GPC dla obiektu wielowymiarowego (MIMO) 131
4.5. Algorytm MPCS – MPC z modelem liniowych równań stanu 141
4.5.1. Algorytm MPCS z pomiarem stanu 146
4.5.2. Algorytm MPCS z estymacją stanu 149
4.5.3. Przykład: regulacja MPCS reaktora przepływowego 155
4.5.4. Offset-free MPCS metodą modelu z rozszerzonym stanem 163
4.6. Aspekty numeryczne 166
4.7. Optymalizujące dostrajanie on-line wartości zadanych (SSTO) 169
Rozdział 5. Regulacja predykcyjna z nieliniowymi modelami obiektów 173
5.1. Algorytm MPC z nieliniową optymalizacją (MPC-NO) 174
5.2. Algorytm MPC z nieliniową predykcją i linearyzacją (MPC-NPL) 183
5.3. Przykład: sterowanie manipulatorem z napędami direct drive 199
5.3.1. Modelowanie manipulatora 199
5.3.2. Sterowanie z kubicznymi trajektoriami zmian położeń 203
5.3.3. Sterowanie ze skokowymi trajektoriami zmian położeń 206
5.3.4. Wpływ czasu obliczeń, okresu próbkowania 208
5.3.5. Sterowanie manipulatora algorytmem CTC-PID 211
Bibliografia 219
- Назва:Algorytmy regulacji obiektów przemysłowych PID i MPC
- Автор:Piotr Tatjewski
- ISBN:978-83-8156-862-3, 9788381568623
- Дата видання:2026-07-16
- Формат:Eлектронна книга - PDF
- Ідентифікатор видання: e_51nu
- Видавець: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej