Průmyslový regulátor PID s autotunerem a vizualizací
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá implementací průmyslově použitelného regulačního členu do zařízení Power Panel firmy B&R, v programovém prostředí Automation Studio 3.0.71. Jedná se o PID regulátor s autotunerem a vizualizací, který umožňuje beznárazové přepínání mezi řídicími algoritmy a ručním režimem. Byl implementován diskrétní PID a I-PD regulátor s filtrací derivační složky a dynamickým antiwindupem. Parametry PID regulátoru je možné nastavit pomocí kritického zesílení a kritické periody kmitů podle pravidel Zieglera-Nicholse. Kritické parametry řízené soustavy je možné získat ze dvou identifikačních metod, rekurzivní metody nejmenších čtverců a relé ve zpětné vazbě. Rekurzivní metoda nejmenších čtverců byla implementována se směrovým zapomínáním. Při implementaci relé ve zpětné vazbě byly použity dva typy relé: ideální a saturační pro zlepšení přesnosti hledaných kritických hodnot. Celé řešení je naprogramováno v jazyce ANSI C, který Automation Studio podporuje. Vytvořený regulátor je ovládán pomocí dotykové obrazovky, která je do Power Panelu integrována. Na obrazovce jsou dále zobrazovány průběhy procesních veličin. Pro srovnání byl implementován adaptivní regulátor firmy B&R, který je standardně dodáván s Automation Studiem v knihovně LoopConR. Všechny vytvořené algoritmy byly ověřovány nejprve na matematickém modelu soustavy a poté na reálném modelu v laboratoři. První část práce se zabývá teoretickým rozborem metod, které byly použity. Vlastní praktická realizace je popsána v druhé části této diplomové práce.
This thesis deals with implementation of industrial used controlling block into Power Panel equipment of B&R in integrated development environment Automation Studio 3.0.71. It is PID controller with autotuner and visualization, which allowed bumpless transfer among controlling algorithms and manual control. PID and I-PD controllers with filtering of derivative action and dynamic antiwindup were implemented. Parameters of PID controller is possible to tune with the aid of ultimate gain and ultimate period according rules of Ziegler-Nichols. Ultimate parameters of controlled plant is possible to acquire with the aid of two identification methods, recursive least squares method and relay feedback. Recursive least squares method was implemented with directional forgetting. For relay feedback were used two types of relays: ideal and saturation relay for improving accuracy of searched ultimate values. The whole solution is programmed in ANSI C which Automation Studio supports. Created controller is control with the aid of touchscreen which is integrated in Power Panel. Trends of process values are viewed on the screen too. For comparison adaptive controller by B&R was implemented. This contoller is standardly supplied with Automation Studio in LoopConR library. All created algorithms were first validated on mathematical model of plant and then on real model in laboratory. The first part of thesis deals with theoretic analysis of used methods. The practical realization is described in the second part of this diploma thesis.
This thesis deals with implementation of industrial used controlling block into Power Panel equipment of B&R in integrated development environment Automation Studio 3.0.71. It is PID controller with autotuner and visualization, which allowed bumpless transfer among controlling algorithms and manual control. PID and I-PD controllers with filtering of derivative action and dynamic antiwindup were implemented. Parameters of PID controller is possible to tune with the aid of ultimate gain and ultimate period according rules of Ziegler-Nichols. Ultimate parameters of controlled plant is possible to acquire with the aid of two identification methods, recursive least squares method and relay feedback. Recursive least squares method was implemented with directional forgetting. For relay feedback were used two types of relays: ideal and saturation relay for improving accuracy of searched ultimate values. The whole solution is programmed in ANSI C which Automation Studio supports. Created controller is control with the aid of touchscreen which is integrated in Power Panel. Trends of process values are viewed on the screen too. For comparison adaptive controller by B&R was implemented. This contoller is standardly supplied with Automation Studio in LoopConR library. All created algorithms were first validated on mathematical model of plant and then on real model in laboratory. The first part of thesis deals with theoretic analysis of used methods. The practical realization is described in the second part of this diploma thesis.
Description
Keywords
PID regulátor, adaptivní regulátor, beznárazové přepínání, identifikace, rekurzivní metoda nejmenších čtverců, relé ve zpětné vazbě, Power Panel, Automation Studio, ANSI C, LoopConR, PID controller, adaptive controller, bumpless transfer, identification, recursive least squares method, relay feedback, Power Panel, Automation Studio, ANSI C, LoopConR
Citation
VÁVRA, P. Průmyslový regulátor PID s autotunerem a vizualizací [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2010.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Kybernetika, automatizace a měření
Comittee
prof. Ing. Stanislav Ďaďo, DrSc. (předseda)
prof. Ing. František Šolc, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D. (člen)
Ing. Marie Havlíková, Ph.D. (člen)
Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Honzík, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2010-06-08
Defence
Student obhájil diplomovou práci.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení