Как стать автором
Обновить

Нечеткая логика против ПИД. Скрещиваем ежа и ужа. Авиадвигатель и алгоритмы управления АЭС

Время на прочтение10 мин
Количество просмотров15K
Всего голосов 22: ↑21 и ↓1+20
Комментарии43

Комментарии 43

Наверное, у каждого, кто изучал теорию автоматического управления, в душе не раз появлялись сомнения, каким образом эти два, три или даже десять квадратиков передаточных функций в модели, представляют собой динамику сложного агрегата, типа ядерного реактора или авиационного двигателя.

Эк молодость. Помню народ изучал системы управления МиГ-21. компьютеров в нем не было и все на гидравлике. По причине отсутствия компьютеров видимо как-то сомнений таких не испытывали (смайлик)
Хорошие такие талмуды были
Это полный провал, регулятор ПИД, настроенный на повышение частоты оборотов, не справился с понижением частоты.

Один из шагов настройки ПИД регулятора — это проверка по критериям устойчивости. Это математика. У вас регулятор настроен методом перебора параметров.
Дядя Найквист говорит:)
Система не линейна найквист здесь не поможет. Скорее всего.

Если систему линеаризовать то еще как поможет.

Да перебор параметров блоком оптимизации по критерию минимизации среднеквадратичного отклонения.
Но и нечеткая логика настроена таким же методом.

Настройка перебором не даст оптимального результата, попробуйте настроить ПИД-регулятор, например в Simulink
Это не простой перебор. Выдержка из описания алгоритма оптимизации:
"… Реализуется алгоритм квадратичной интерполяции при одном оптимизируемом параметре (n = 1) и алгоритм преобразований вращения и растяжения-сжатия (n > 1).
Рассмотрим алгоритм при n > 1. Он основан на выполнении преобразований растяжения — сжатия и преобразований вращения для такого преобразования системы координат, при котором матрица вторых производных (матрица Гессе) приближается к единичной, а направления поиска становятся сопряженными. Этот алгоритм использует квадратичную интерполяцию…
Пусть H — симметричная положительно-определенная матрица. Будем строить последовательность матриц..."
Подробнее здесь...
А если в симулинк собрать такую модель из 2000 блоков он наверное и не заведется.

Смело. С чего бы это?

Да хотя бы с того, что течение жидкости в трубе у учетом всех использованных уравнений в данной модели, нельзя повторить средствами Simulink
(для примера использование в модели уравнение сохранения импульса выглядит так:
"
Подробнее здесь...
А сам Симулинк плохо переносит увеличение количества блоков в модели за 500

Симулинк отлично умеет подключать внешние библиотеки, хоть на фортране, хоть на Си, хоть собственно скомпилированные. Это ответ и на моделирование физики, и на количество блоков.

Все верно, только вопрос времени и наглядности. В этом случае пришлось бы прикручивать чужой код на Фортране (двигатель) чужой код на Паскале (Гидравликa) алгоритмы в SimInTech к Simulink. Задача небольшого проекта месяцев так на 2-5. Зачем? Что бы оптимизировать? Так проще специализированные оптимизаторы прицепить к модели общей SimInTech.

А сам Симулинк плохо переносит увеличение количества блоков в модели за 500

Вы поясните, а о чем речь? Если вы говорите о моделировании, то слабо верится, так как симулинк при инициализации моедли её "компилирует", и после этой стадии дальнейшие процессы на количество блоков не завязаны.
Видимо, вы говорите о написанном на Java кросс-платформенном графическом интерфейсе. Я сейчас быстро сделал модель с 3000 блоков (вложенных), у меня все отлично работает. Может, вы 500 элементов на один лист накидали?


Если вы продвигаете свою альтернтивную разработку, то может лучше делать это за счет её преимуществ, а не поиска недостатков у лидера рынка?

К этой «компиляции» у Simulinк много вопросов. Например вот в этом примере явно плохо отрабатывает алгоритм сортировки блоков, хотя пример совсем не сложный и на первый взгляд не имеет проблем.
видео сравнения
Ну про «лидера рынка», так это вобще не аргумент. Лидером рынка питания является картошка фри в макдаке и кока-кола. Так что не все лидеры рынка одинаковы полезны для здоровья.
А можно теперь из 3000 блоков сделать в Simulink 300 000? Заработает?
В SimInTech работает картинка с модель где почти пол миллиона блоков.
"

А можно картинки в более высоком разрешении выложить?

можно но делались они на маке с ретиной и поэтому огромные. Скачать можно здесь...

Просто на картинках в статье ничего не разобрать. В частности ПИД-регулятор интересен, отклик на сброс уставки очень напоминает integral windup, как это по русски, интегральное насыщение? В регуляторе на этот случай что предусмотрено?

Всякие сбросы задержки у ухищрения конечно есть, но скорее всего дело в том, что при снижении оборотов работать приходится при почти закрытом клапане и там малое перемещение вызывает большое изменение расхода в гидравлической системе и идет раскачивание. (это версия)

Можно вывести отдельно каждую компоненту (П, И, Д) на график, может все таки насыщение.

Только по П составляющей перерегулирование максимум 101 в регуляторе. Перемещение на 180 уходит
В турбореактивном двигателе полезная мощность это реактивная тяга

В гражданских самолётах основную тягу создаёт передний вентилятор, кстати.

Но она тоже зависит от оборотов. Больше оборотов — больше тяга!
Зона нечувствительности у нас 1% от максимальных оборотов – это 40 об/мин. Зададим белый шум равным 50 об/мин.

Можно еще подмешать осцилирующий сигнал с амплитудой = двойной зоне нечувствительности. Тогда ПИД будет стремиться отрабатывать управление с нулевой ошибкой, а не как сейчас зависать на 1%.

Управлять ПИД регулятором на низких оборотах оказалось невозможно.
Не совсем корректный вывод. Объекты разные, и коэффициенты ПИД регулятора надо подбирать либо под наихудший объект, либо делать переменными и варьировать от параметров.
Согласен, управлять с настройками полученными на высоких оборотах, на низкимх оборотах оказалось не возможно.
Интересное. Белый шум увеличить до 80? Или синус с амплитудой 80?

синус или пила, лишь бы охватывала нелинейную зону гарантированно

В качестве модели мы зададим трубу диаметром 10 мм, на которую поставим электрический
клапан. Давление на одной стороне трубы задаём постоянным, считая что там работает топливный насос


В тех системах, которую я знаю, электрического крана нет. Давление создается плунжерным насосом, который вращается от вала турбины. Сам насос может менять свою производительность в зависимости от управляющего давления. При команде уменьшения оборотов, управляющее топливо в течении 2-10 секунд сливается через специальный дроссель, это плавно уменьшает производительность насоса и уменьшает скорость вращения турбины. То есть если на полных оборотах вдруг произойдет обрыв управляющих шлангов, то насос всё равно будет поддерживать минимальный расход топлива. И это не даст пламени форсунок погаснуть. Когда резко дается полный газ, система Командно-топливного агрегата плавно поднимает давление в управляющих шлангах и в течении 30-60 секунд насос выходит на максимальную производительность. Это надо что бы не было помпажа. В управлении нет не одной электрической детали. Всё управление через гидравлику, все переменные связанные со скоростью изменения режима калиброванные дросселя (подбираются при настройке системы). Всё это касается турбин 2 и 3 поколения. Так как создавалось в 70 — 90 годы и ардуины не было даже у китайцев.
Поэтому и называется текст. Скрестить ежа и ужа. Подсунуть незнакомую модель методам управления и посмотреть что получится. И сейчас скорее всего авиационные двигатели управляются так же. Но вот когда на их базе делают наземные возможно применения и электрических клапанов (наверное)
image

А что за софт? Интересно, есть такой GNU для простых смертных?
Рисовать в Ардуино умный дом (извините) для контроллера на сервере, а на местах МК лишь как интерфейс к датчикам, исполнительным устройствам и линии связи.
SimIntech только на ардуино пока у авторов руки не дошли, но на RaspberyPi и по умолчанию из коробки работает
"
Спасибо!
Скачал, пытаюсь понять лицензию:)

Пишите запрос на ключи частным лицам достаточно просто получить.

SimIntech — это, случайно, не потомок MBTY 3.x? А то, я смотрю, закладки одинаковые.

Это МВТУ-4 в девичестве.

На самом деле ПИД регулятор — это обобщенный регуляро который удовлетворяет потребностям 80% систем. Он выводится из теории автоматического регулирования как обощение. Для сложных систем применяются регуляторы, которые расчитываются конкретно для заданной системы. Исхотя из передаточной и импульсной характеристики системы. Задача не простая. Я уже забыл как это делается. Но мы это учили:) И делали системы автоматичесеого наведения ракет на цель по лучу слежения, исходя из хараактеристик цели — скорость, угловая скорость итд… Короче задача решена не оптимально.
Да скорее всего нужно менять подачу топлива, при низких оборотах клапан почти закрыт и любое изменени его положение менят расход в разы. Но нечеткий регулятор почему то справился.

Внесу свои 2 копеек:


  1. На АЭС и ТЭС от использования гидравлической и электро гидравлической системы регулирования Турбин сейчас отказались, заменили на полностью электрическую с ЧРП (на аэс называется "САРЗ — Система Автоматики Регулирования и Защит").

ЧРП это регулирование клапана расхода пара по положению?

Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий

Публикации

Изменить настройки темы

Истории