ЦЕЛЬ. Как известно, в автоматических системах с большим запаздыванием (когда запаздывание по значению превышает наибольшее значение постоянных времени объекта регулирования) применения пропорционально-интегрального, пропорционально-интегрально-дифференцирующего регуляторов не обеспечивает приемлемого качества переходных процессов, что заставляет обращаться к тому или иному классу регуляторов, компенсирующих отрицательные влияния запаздывания. В настоящей работе рассматривается известный своими преимуществами пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор с полупостоянным интегрированием, относящийся к классу регуляторов с переменной структурой, не использующих скользящий режим. В данной работе формируется алгоритм автоматической параметрической оптимизации, вычисляющий оптимальный вектор настройки пропорционально-интегрального регулятора с полупостоянным интегрированием в автоматической системе для объекта с большим запаздыванием при независимости настраиваемых параметров регулятора от момента переключения, исходя из минимума интегрально-квадратичного критерия. МЕТОДЫ. Ввиду того, что используемый регулятор относится к классу регуляторов с переменной структурой и рассматривается объект с запаздыванием, то использование аналитических подходов к настройке такого регулятора крайне сложно. Это вынуждает решать задачу параметрической оптимизации регулятора с помощью алгоритмического метода. В настоящей работе используется градиентная процедура, в которой составляющие градиента вычисляются с помощью функций чувствительности с их известными преимуществами. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Сформированный алгоритм автоматической параметрической оптимизации определил оптимальные параметры пропорционально-интегрального регулятора с полупостоянным интегрированием для заданного объекта с большим запаздыванием при минимуме интегрально-квадратичного критерия. Достоверность найденного вектора настройки регулятора, сформированного алгоритмом автоматической параметрической оптимизации, подтверждается расчетом матрицы Гессе и апробированной вычислительной методикой. ВЫВОДЫ. Алгоритм автоматической параметрической оптимизации с достаточной для практики точностью решает поставленную задачу параметрической оптимизации. Полученный положительный опыт оптимизации пропорционально-интегрального регулятора с полупостоянным интегрированием позволяет применить его к другим регуляторам с переменной структурой, не использующих скользящий режим, и, таким образом, в дальнейшем расширить практику применения градиентного алгоритма на основе функций чувствительности для такого класса регуляторов с переменной структурой при различных законах переключения структур регулятора.
PURPOSE. It is a well known fact that proportional integral (PI) and proportional integral derivative (PID) controllers when applied in automatic systems with a large delay (when the delay value exceeds the highest values of controlled object time constants) do not provide acceptable quality of transients. This makes us address to some classes of regulators compensating the negative impacts of delay. This article deals with the known for its advantages PID controller with semi-permanent integration that belongs to the class of regulators with a variable structure that do not use a sliding mode. On the basis of the minimum integral-square criterion this work forms the algorithm of an automatic parametric optimization (APO) that calculates the optimal adjustment vector of the PI-controller with semi-permanent integration in an automatic system for the object with a large delay when adjustable parameters of the controller are independent from the moment of switching. METHODS. Due to the fact that the controller applied belongs to the class of regulators with a variable structure and the study is devoted to an object with delay, the use of analytical approaches to the adjustment of such regulator is extremely difficult. Therefore, an algorithmic method should be used to solve the problem of controller parametric optimization. This study also employs a gradient procedure which enables to calculate gradient components using the functions of sensitivity with their known advantages. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The formed APO algorithm has determined the optimal parameters of the PI controller with semi-permanent integration for a given object with a large delay at the minimal integral-quadratic criterion. The validity of the found vector of controller adjustment generated by the APO algorithm is confirmed by the calculation of Hessian matrix and proven by the computing methodology. CONCLUSIONS. The APO algorithm solves the set problem of parametric optimization with the accuracy sufficient for practice. Received positive experience in the optimization of PI-controller with semi-permanent integration allows to apply it to other regulators with variable structure that do not use the sliding mode. In future it will allow to extend the use of the gradient algorithm based on the sensitivity functions for this class of controllers with variable structure under different laws of controller structure switching.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.