«Автоматизация и информатизация ТЭК»

РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ

УДК: 681.518.3
DOI: 10.33285/0132-2222-2021-8(577)-63-68

Авторы:

¹ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, г. Москва, Россия

Ключевые слова: регулирование с обратной связью; автонастройка регулятора; управление непрерывными технологическими процессами; метод Циглера – Никольса; ПИД-регулятор; гидравлический стенд; Codesys; LabVIEW; Arduino IDE.

Аннотация:

Важным критерием для успешного внедрения систем усовершенствованного управления на предприятиях нефтегазового комплекса является высокий уровень настройки базовой системы управления. Одним из способов повышения качества настройки регуляторов базовой системы управления может быть широкое применение алгоритмов автоматической настройки их параметров. В статье рассматривается программно-технический комплекс (ПТК), предназначенный для исследования алгоритмов автонастройки ПИД-регуляторов на основе модели объекта. Комплекс включает гидравлический стенд с датчиками и исполнительными устройствами, систему сбора данных и дистанционного управления, человеко-машинный интерфейс, программную реализацию алгоритмов автонастройки. В гидравлическом стенде в качестве регулируемого параметра используется уровень границы раздела фаз в резервуаре. Регулирующие параметры - степени открытия регулирующих клапанов или подача насоса. Стенд позволяет проводить исследование методов настройки регулятора с разомкнутой и замкнутой обратной связью. В качестве примера для настройки регулятора рассматривается классический метод Циглера - Никольса с разомкнутой обратной связью. ПТК разрабатывался с учетом современных требований к возможности организации удаленного доступа к системе управления стендом и размещению исходных материалов в открытом доступе. Разработанный комплекс предлагается использовать в учебных центрах предприятий и в учебном процессе вузов для подготовки бакалавров по направлению "Управление в технических системах".

Список литературы:

1. Bennett S. A Brief History of Automatic Control // IEEE Control Systems. - 1996. - Vol. 16, Issue 3. - P. 17-25. - DOI: 10.1109/37.506394
2. Bauer M., Craig I. Economic assessment of advanced process control - a survey and framework // J. of Process Control. - 2008. - Vol. 18, Issue 1. - P. 2-18. - DOI: 10.1016/j.jprocont.2007.05.007
3. Desborough L., Miller R. Increasing customer value of industrial control performance monitoring: Honeywell's experience // Proc. AIChE Symp. - 2002. - Ser. 98. - P. 153-186.
4. Åström K.J., Hägglund T. The future of PID control // Control Engineering Practice. - 2001. - Vol. 9, Issue 11. - P. 1163-1175. - DOI: 10.1016/S0967-0661(01)00062-4
5. Garg A., Mhaskar P. Subspace identification based modeling and control of batch particulate processes // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2017. - Vol. 56, Issue 26. - P. 7491-7502. - DOI: 10.1021/acs.iecr.7b00682
6. Vilanova R., Visioli A. PID Control in the Third Millennium: Lessons Learned and New Approaches. - London: Springer, 2012. - 600 p. - DOI: 10.1007/978-1-4471-2425-2
7. Rojas J.D., Arrieta O., Vilanova R. Industrial PID Controller Tuning: With a Multiobjective Framework Using MATLAB. - Springer Int. Publishing, 2021. - 158 p.
8. An experimental comparison of PID autotuners / J. Berner, K. Soltesz, T. Hägglund, K.J. Åström // Control Engineering Practice. - 2018. - Vol. 73. - P. 124-133. - DOI: 10.1016/j.conengprac.2018.01.006
9. O'Dwyer A. Handbook of PI and PID Controller Tuning Rules. - 3rd Edition. - London: Imperial College Press, 2009. - 624 p. - DOI: 10.1142/P575
10. Hägglund T. The one-third rule for PI controller tuning // Computers and Chemical Engineering. - 2019. - Vol. 127. - P. 25-30. - DOI: 10.1016/j.compchemeng.2019.03.027
11. Bequette B.W. Process control practice and education: Past, present and future // Computers and Chemical Engineering. - 2019. - Vol. 128. - P. 538-556. - DOI: 10.1016/j.compchemeng.2019.06.011
12. Cohen G.H., Coon G.A. Theoretical consideration of retarded control // Transactions of the ASME. - 1953. - Vol. 75. - P. 827-834.
13. Yuwana M., Seborg D.E. A new method for on-line controller tuning // AIChE J. - 1982. - Vol. 28, Issue 3. - P. 434-440.
14. Astrom K., Hagglund T. Automatic Tuning of PID Controllers. - Instrument Society of America, 1988.
15. Luyben W. Getting more information from relay feedback tests // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2001. - Vol. 40, Issue 20. - P. 4391-4402. - DOI: 10.1021/ie010142h
16. Leva A. Comparative study of model-based PI(D) autotuning methods // American Control Conf., New York, 9-13 July. - IEEE, 2007. - DOI: 10.1109/ACC.2007.4282602
17. Ziegler J., Nichols N. Optimum settings for automatic controllers // Transactions of the A.S.M.E. - 1942. - Vol. 64. - P. 759-768.
18. Åström K.J., Hägglund T. Automatic tuning of simple regulators with specifications on phase and amplitude margins // Automatica. - 1984. - Vol. 20, Issue 5. - P. 645-651. - DOI: 10.1016/0005-1098(84)90014-1
19. Isermann R. Digital Control Systems. Vol. 2: Stochastic Control, Multivariable Control, Adaptive Control, Applications. - New York: Springer-Verlag, 1991. - XXI, 325 p.