[Alex-lab 10]

Доброго дня,

Ситуация такая. Есть источник напряжения, который выдает величину 0-100% от номинального. Выход управляется ПИД регулятором и ШИМ. Требуется создавать профиль выходного напряжения по заданной программе, например, простейшее: Нарастание-Удержание-Снижение.

В чем вопрос. Если настроить систему ПИД что бы качественно формировать импульсы 0-100% амплитуды, то те же коэффициенты дают очень замедленную реакцию для малых значений, например импульс 0-30% будет серьезно искажен. Это можно поправить увеличив усиление в цепи ОС, но тогда на большом сигнале идет перерегулирование, выбросы и т.п.

В целом то логично получается, если уставка меньше, то и величина ошибки меньше, и следовательно медленнее идет коррекция.

Получается, коэффициенты ПИД должны все время подстраиваться в зависимости от максимума? Я правильно понимаю? Вроде это называется адаптивный ПИД?

Спасибо.

[tonyk_av 65]

1 hour ago, Alex-lab said:

Получается, коэффициенты ПИД должны все время подстраиваться в зависимости от максимума?

Нет.

Ваши 4 (четыре) параметра ПИД изначально расчитаны неверно, поэтому регулятор себя так и ведёт.

[pokos 11]

On 7/3/2025 at 12:17 PM, tonyk_av said:

Нет.

Ваши 4 (четыре) параметра ПИД изначально расчитаны неверно, поэтому регулятор себя так и ведёт.

У меня есть подозрение, что преобразователь работает по-разному с разрывным и неразрывным током дросселя.

[Plain 321]

5 часов назад, Alex-lab сказал:

выдает величину 0-100% от номинального. Выход управляется ПИД регулятором и ШИМ ... импульс 0-30% будет серьезно искажен

Логично, если имеется в виду Кзап ШИМ 0...100% — сожмите динамический диапазон втрое, тогда ТТХ на его границах станут лишь немного отличаться от ТТХ середины.

[Alex-lab 10]

4 hours ago, tonyk_av said:

Ваши 4 (четыре) параметра ПИД изначально расчитаны неверно, поэтому регулятор себя так и ведёт.

Это странно, ведь пид это просто фильтр, ну допустим он имеет не оптимальную ЧХ, тогда в силу линейности он должен загибать все импульсы. А получается что отклик нелинейный.

2 hours ago, pokos said:

работает по-разному с разрывным и неразрывным током дросселя.

Это вряд ли, выше 10% уже все ок.

39 minutes ago, Plain said:

сожмите динамический диапазон втрое

Хороший совет, понять бы его. Вы имеете ввиду, увеличить разрядность ШИМ?

[Plain 321]

1 минуту назад, Alex-lab сказал:

понять бы его

Добавить "источнику" сверху и снизу напряжений, равных нынешним 100%, т.е. реализовать двухквадрантный с питанием +200% и –100%, тогда диапазон Кзап соответственно сократится до диапазона 33,333%...66,667%, а скорость изменения тока на его краях увеличится — от нынешнего практического нуля, до той, которая сейчас при Кзап=50%.

[Alex-lab 10]

3 minutes ago, Plain said:

с питанием +200% и –100%,

Ога, теперь понятно. В целом это несколько ближе к реальности.

Теперь придется немного видоизменить вопрос. 

Источник напряжения тот же, но управление идет по току нагрузки с шунта (медленно). Нагрузка представляет собой нелинейный элемент (типа стабилитрон) с порогом включения в районе 50% выходного напряжения. В результате весь диапазон тока 0-100% укладывается в довольно узкий диапазон по напряжению: 50-70%. И вот в этом случае, тоже наблюдается картина, когда малые импульсы тока (0-30% по току) выглядят сильно заваленными в сравнении с 0-100% тока. Причем точный момент включения не известен, и сразу начинать с 50% напряжения нельзя.

[tonyk_av 65]

2 hours ago, Alex-lab said:

тогда в силу линейности он должен загибать все импульсы. А получается что отклик нелинейный.

ПИД предполагает линейную зависимость между входным значением и реакцией объекта. В вашем случае где-то есть нелинейность, поэтому регулятор идёт вразнос.

 

1 hour ago, Alex-lab said:

Нагрузка представляет собой нелинейный элемент 

Ну вот, это всё объясняет.

 

Подумайте над линеаризацией характеристик объекта. Как вариант кусочно-линейная аппроксимация входной величины со своими параметрами ПИД, или переход к логарифмическим координатам при вычислении управляющего воздействия с последующим возвратом к линейным координатам.

Ещё обратите внимание на Д составляющую. Она очень чувствительна к шуму и точности вычисления, поэтому есть смысл не_делать шаг квантования очень маленьким и подумать над ПИ, а не ПИД законом.

[quаrk 41]

8 часов назад, Alex-lab сказал:

В чем вопрос. Если настроить систему ПИД что бы качественно формировать импульсы 0-100% амплитуды, то те же коэффициенты дают очень замедленную реакцию для малых значений, например импульс 0-30% будет серьезно искажен. Это можно поправить увеличив усиление в цепи ОС, но тогда на большом сигнале идет перерегулирование, выбросы и т.п.

Для получения качественного результата, цикл регулирования должен быть очень малым. Тогда качество самого ПИ(Д) уже будет не критично...

P.S. Делал такие регуляторы напряжения. Цифровые. С циклом регулирования 1мс...  До четвертого знака напряжение удерживал стабильно...

P.P.S. В прочем, была еще задачка - генерация чистого синуса от, первоначально, "грязного" и "проседающего" источника напряжения...
Там требования были еще выше, а цикл регулирования - еще короче..

[Plain 321]

13 часов назад, Alex-lab сказал:

выглядят сильно заваленными в сравнении с

Потому что для электрохимической ячейки нужен не источник напряжения, а источник тока, который создаётся изъятием у понижающего стабилизатора выходного конденсатора, а напряжение, наоборот, идёт вторым контуром, если требуется создавать огибающую мощности.

Для 10 кВт логично сделать многофазный источник, т.е. просто N шт. полумостов и дросселей, и единая уставка от МК для N шт. их компараторов тока — пульсации тока станут в N раз меньше, а их частота в N раз выше, плюс распределение N точек перегрева.

Ещё можно питать этот источник тока не от полного напряжения, а посредством многоуровнего источника — это понизит напряжение питания полумостов, а значит увеличит их рабочую частоту и быстродействие всей схемы.

[tonyk_av 65]

12 hours ago, quаrk said:

Для получения качественного результата, цикл регулирования должен быть очень малым.

Нет. Время цикла вычисляется. Более того, очень малым его делать не просто беЗсмысленно, а и вредно из-погрешностей вычислений.

[quаrk 41]

1 час назад, tonyk_av сказал:

Нет. Время цикла вычисляется. Более того, очень малым его делать не просто беЗсмысленно, а и вредно из-погрешностей вычислений.

Я с Вами не согласен. Мой опыт показывает обратное. И он подтвержден разработанными серийными изделиями. Которые массово продаются уже много лет.

Edited Friday at 07:18 AM by quаrk

[tonyk_av 65]

9 hours ago, quаrk said:

Я с Вами не согласен.

Ваше право. Зато со мной согласны математика и здравый смысл, которые показывают, что незачем вычислять воздействие каждую миллисекунду, когда тот же результат получается при вычислениях раз в 30 секунд. И как я уже говорил выше, если в законе  регулирования есть Д-составляющая, вычислять воздействие очень часто вредно.

[quаrk 41]

1 час назад, tonyk_av сказал:

Зато со мной согласны математика и здравый смысл

Непонятно, какую математику и здравый смысл Вы имеете ввиду...

В упомянутом мною, генераторе чистого синуса - цикл регулирования равен 50 мкс. То есть, корректируется каждое значение ширины импульса, по измерениям  мгновенных токов и напряжений. С частотой 20 кГц. Только тогда на выходе получается чистый синус, при любом "поведении" внешней нагрузки и "грязного" исходного источника. Даже цикл в 1 мс не годится - слишком медленно для таких задач. Такова реальность...

P.S. Теория и здравый смысл - это, конечно, замечательно. Но критерием истины является практика.

Edited Friday at 06:02 PM by quаrk

[tonyk_av 65]

10 hours ago, quаrk said:

Непонятно, какую математику и здравый смысл Вы имеете ввиду...

Ещё раз: цикл регулирования вычисляется или выбирается по определённым критериям, а не тупо берётся наименьшим. Для вашего случае нужно 50мкс. И дело не в его величине, 50мкс или 30с, а в наличие критериев выбора величины цикла. Для одних процессов это 50мкс (каждый импульс), для других минуты. Почему у вас цикл 50мкс, а не 1мкс, ведь 1<50? Да потому, что нет смысла  делать его меньше, улучшения качества регулирования не_будет. Вот о чём я говорил.