ПИ-регулятор с ограничением и сбросом
 |
 |
| Си |
|
| в палитре | на схеме |
Описание
Блок реализует математическую модель ПИ-регулятора с ограничением выходного значения и возможностью управления активностью регулятора и сбросом выходного значения регулятора.
В случае, когда выходное значение регулятора не выходит за границы ограничивающего интервала, блок реализует передаточную функцию ПИ-регулятора следующего вида:
где – коэффициенты усиления пропорциональной (П) и интегральной (И) составляющих регулятора соответственно.
Ограничение
-
П, И (для задач регулирования) – сначала значение П-составляющей ограничивается значениями и , а затем значение И-составляющей ограничивается значениями и , определяющимися
по формулам:
где - значение П-составляющей после ограничения.
Данный алгоритм больше подходит при использовании ПИ-регулятора в контурах управления (регулирования), поскольку при большом значении сигнала ошибки регулятор не будет накапливать (интегрировать) значение И-составляющей до тех пор, пока значение П-составляющей будет выходить за минимальное или максимальное значение выхода регулятора.
-
И, П (для физических моделей) – сначала значение И-составляющей ограничивается значениями и , а затем значение П-составляющей ограничивается значениями и , определяющимися по формулам:
где - значение И-составляющей после ограничения.
После ограничения П-составляющей производится корректировка значения производной И-составляющей , чтобы сохранялась ее согласованность с П-составляющей:
Поскольку данный алгоритм сохраняет согласованность значений П- и И-составляющих регулятора при ограничении, он позволяет в упрощенном виде (в виде передаточной функции с нелинейностями) моделировать различные физические процессы, например, деформацию пружины и демпфера под действием силы трения (пружина диска сцепления в трансмиссии автомобиля). В этом случае пропорциональный и интегральный коэффициенты имеют физический смысл коэффициентов демпфирования и жесткости, а минимальное и максимальное значение ограничения – физический смысл значения силы трения. Таким образом будет сохраняться согласованность силы вязкого трения демпфера и деформации пружины, и при этом суммарная сила не будет превышать силу трения.
Активность и сброс
Блок позволяет управлять активностью регулятора через соответствующий опциональный входной порт: логическая единица будет означать активность регулятора, логический ноль – отключение регулятора. В случае отключения регулятора он будет сохранять неизменными выходное значение, а также значения П- и И-составляющих.
Блок позволяет управлять сбросом регулятора через соответствующий опциональный входной порт: логическая единица будет означать сброс регулятора. При сбросе регулятора его И-составляющая принимает новое начальное значение, указанное в свойствах блока, которое в общем случае может отличаться от начального значения И-составляющей при инициализации. Значение П-составляющей при сбросе активного регулятора рассчитывается по стандартному алгоритму, при сбросе отключенного регулятора – приравнивается к нулю.
Входные порты
| Имя | Описание | Тип линии связи |
|---|---|---|
| in | Сигнал ошибки (входное значение регулятора) | Математическая |
| min | Минимальное значение для ограничения выхода регулятора. Порт доступен при активации пункта "Задать ограничения через порты" | Математическая |
| max | Максимальное значение для ограничения выхода регулятора. Порт доступен при активации пункта "Задать ограничения через порты" | Математическая |
| init_value | Начальное значение И-составляющей регулятора. Порт доступен при активации пункта "Задать начальное значение через порт" | Математическая |
| enable_flag | Флаг активности регулятора. Порт доступен при активации пункта "Добавить порт активности регулятора" | Математическая |
| reset_flag | Флаг сброса регулятора. Порт доступен при активации пункта "Добавить порт сброса регулятора" | Математическая |
| reset_value | Начальное значение И-составляющей при сбросе регулятора. Порт доступен при активации пунктов "Добавить порт сброса регулятора" и "Задавать начальное значение после сброса через порт" | Математическая |
Выходные порты
| Имя | Описание | Тип линии связи |
|---|---|---|
| out | Выходное значение регулятора | Математическая |
| p | Значение П-составляющей регулятора. Порт доступен при активации пункта "Выводить П-составляюшую" | Математическая |
| i | Значение И-составляющей регулятора. Порт доступен при активации пункта "Выводить И-составляюшую" | Математическая |
Свойства
| Название | Имя | Описание | По умолчанию | Тип данных |
|---|---|---|---|---|
| ПИ-регулятор | Группа свойств, задающих коэффициенты регулятора | |||
| Пропорциональный коэффициент | kp | Коэффициент усиления пропорциональной составляющей регулятора | 1 | Вещественное |
| Интегральный коэффициент | ki | Коэффициент усиления интегральной составляющей регулятора | 1 | Вещественное |
| Ограничение | Группа свойств, задающих настройки ограничения регулятора | |||
| Последовательность ограничения составляющих | limit_type | Алгоритм ограничения П- и И-составляющих регулятора. Возможные значения:
|
П, И (для задач регулирования) | Перечисление |
| Задать ограничения через порты | limits_in_ports | Позволяет задавать минимальное и максимальное значения выхода регулятора через соответствующие порты | Нет | Двоичное |
| Минимальное значение | min_value | Минимальное значение для ограничения выхода регулятора. Свойство доступно при отключенном пункте "Задать ограничения через порты" | -1 | Вещественное |
| Максимальное значение | max_value | Максимальное значение для ограничения выхода регулятора. Свойство доступно при отключенном пункте "Задать ограничения через порты" | 1 | Вещественное |
| Начальное значение при инициализации | Группа свойств, задающих начальные условия | |||
| Задать начальное значение через порт | init_value_in_port | Позволяет задавать начальное значение И-составляющей регулятора при инициализации модели через соответствующий порт | Нет | Двоичное |
| Начальное значение И-составляюшей | init_value | Начальное значение И-составляюшей при иницализации модели. Свойство доступно при отключенном пункте "Задать начальное значение через порт" | 1 | Вещественное |
| Активность и сброс | Группа свойств, задающих настройки активности и сброса | |||
| Добавить порт активности регулятора | enable_in_port | Позволяет управлять активностью регулятора через соответствующий порт | Нет | Двоичное |
| Добавить порт сброса регулятора | reset_in_port | Позволяет управлять сбросом регулятора через соответствующий порт | Нет | Двоичное |
| Задавать начальное значение после сброса через порт | reset_value_in_port | Позволяет задавать начальное значение И-составляющей регулятора после сброса регулятора через соответствующий порт. Свойство доступно при активированном пункте "Добавить порт сброса регулятора" | Нет | Двоичное |
| Начальное значение И-составляюшей после сброса | reset_value | Начальное значение И-составляюшей после сброса регулятора. Свойство доступно при отключенном пунктах "Задать начальное значение через порт" и "Добавить порт сброса регулятора" | 1 | Вещественное |
| Дополнительно | Группа свойств, задающих дополнительные настройки | |||
| Выводить П-составляюшую | p_out_port | Позволяет выводить значение П-составляющей регулятора через соответствующий порт | Нет | Двоичное |
| Выводить И-составляюшую | i_out_port | Позволяет выводить значение И-составляющей регулятора через соответствующий порт | Нет | Двоичное |
Параметры
Блок не имеет параметров.
Промпт
Промпт для этого блока пока не готов