МЕТОД ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ПИ-РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ АПЕРИОДИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОБЛОКОВ АЭС
Аннотация
Рассматриваются ключевые аспекты настройки параметров автоматических регуляторов, которые используются в системах управления технологическими процессами, в частности на атомных электростанциях (АЭС). Подчеркивается необходимость точной настройки регуляторов для обеспечения стабильности, эффективности и безопасности работы систем. Описываются традиционные методы настройки, такие как метод Зиглера-Николса и частотный анализ, которые, несмотря на свою надежность, требуют значительных временных затрат и точной математической модели объекта управления. В условиях современного производства, где важна оперативность, актуальны экспресс-методы, позволяющие сократить время настройки, однако их точность и универсальность остаются под вопросом. Особое внимание уделяется проблемам, возникающим при использовании реальных регуляторов, таким как интегральное насыщение и периодический вызов алгоритма регулирования. Интегральное насыщение может привести к ухудшению динамических характеристик системы и даже к срабатыванию технологических защит, а неправильный выбор периода вызова регулятора может вызвать потерю устойчивости системы. Метод. Предложен метод настройки ПИ-регуляторов, учитывающий динамические характеристики объектов управления и результаты экспериментальных исследований. Приведены рекомендации по выбору коэффициентов пропорциональности и постоянной времени интегрирования, которые позволяют достичь апериодического переходного процесса, минимизировать риск насыщения и обеспечить высокое качество управления. Результат. Результаты моделирования, проведенного в программно-техническом комплексе «ЭНИКАД», подтвердили эффективность предложенного подхода. Вывод. Разработанные правила экспресс-оценки параметров регуляторов позволяют упростить процесс наладки, сократить время настройки и повысить надежность работы систем автоматического регулирования на АЭС. Это особенно важно для обеспечения безопасности и стабильности работы таких ответственных объектов, как атомные электростанции
Список литературы
1. Squassoni S. The incredible shrinking nuclear offset to climate change, Bulletin of the atomic scientists, 2017, Vol. 73, No. 1, pp. 17-26.
2. Saakov E.S., Ryasnyy S.I. Vvod v ekspluatatsiyu energoblokov AES [Commissioning of NPP power units]. Moscow: Energoatomizdat, 2007, 496 p.
3. Rotach V.Ya. Raschet nastroyki real'nykh PID-regulyatorov [Calculation of real PID controller tuning], Teploenergetika [Thermal Engineering], 1993, No. 10, pp. 31-35.
4. Rotach V.Ya., Kuzishchin V.F., Klyuev A.S. i dr. Avtomatizatsiya nastoyki sistem upravleniya [Automa-tion of control system tuning]. Moscow: Energoatomizdat, 1984, 272 p.
5. Denisenko V.V. Komp'yuternoe upravlenie tekhnologicheskim protsessom, eksperimentom, oborudo-vaniem [Computer control of technological processes, experiments and equipment]. Moscow: Goryachaya liniya – Telekom, 2014, 606 p.
6. Gustav Olsson, Dzhanguido Piani. Tsifrovye sistemy avtomatizatsii i upravleniya [Digital automation and control systems]. Saint Petersburg: Nevskiy Dialekt, 2001, 557 p.
7. Gudvin G.K., Grebe S.F., Sal'gado M.E. Proektirovanie sistem upravleniya [Control system design]. Moscow: BINOM. Laboratoriya znaniy, 2004, 911 p.
8. Åström, K.J., and Hägglund, T. PID Controllers: Theory, Design, and Tuning. 2nd ed. NC, Instrument Society of America. 1995.
9. Åström, K.J., and Hägglund, T. Automatic Tuning of Simple Regulators with Specifications on Phase and Amplitude Margins, Automatica, 1984, 20 (5), pp. 645-651.
10. Weng Khuen Ho, Chang Chieh Hang, and Lishens S. Cao. Tuning of PID Controllers Based on Gain and Phase Margin Specification, Automatica, 1995, 31 (3), pp. 497-502.
11. Rotach V.Ya. Raschet nastroyki real'nykh PID-regulyatorov [Calculation of real PID controller tuning], Teploenergetika [Thermal Engineering], 1993, No. 10, pp. 31-35.
12. Stefani E.P. Osnovy rascheta nastroyki regulyatorov teploenergeticheskikh protsessov [Fundamentals of heat power process controller tuning calculations]. 2-e ed. Moscow: Energiya, 1972, 376 p.
13. Sanchis R., Romero J.A. and Balaguer P. PI and PID auto-tuning procedure based on simplified single parameter optimization, Journal of process control, 2011, Vol. 21, pp. 840-851.
14. Garpinger O., Hägglund T. and Åström K.J. Performance and robustness trade-offs in PID control, Journal of Process Control, 2014, Vol. 24, pp. 568-577.
15. O’Dwyer Aidan. Handbook of PI and PID controllers tuning rules. 3rd ed. London, Imperial College Press, 2009.
16. Vilanova Ramon, and Visioli Antonio. PID Control in the Third Millenium, Lessons Learned and New Approaches. London, Springer-Verlag, 2012.
17. Skogestad S. Simple analytic rules for model reduction and PID controller tuning, Journal of Process Control, 2003, Vol. 13, pp. 291-309.
18. Prokhorov A.N., Lysachev M.N. Tsifrovoy dvoynik. Analiz, trendy, mirovoy opyt [The digital double. Analysis, trends, and global experience]. 1st ed. Moscow: OOO «Al'yansPrint», 2020, 401 p.
19. Programmno-tekhnicheskiy kompleks «Virtual'no-tsifrovaya AES s VVER» [Software and hardware complex "Virtual digital NPP with VVER"]. Institute of Problems of Safe Development of Atomic En-ergy of the Russian Academy of Sciences [website]. Available at: http://www.ibrae.ac.ru/contents/362.
20. MU-UZHTSASU.09.06 Metodicheskie ukazaniya «Analiz ustoychivosti konturov avtomaticheskogo regulirovaniya». Reviziya 1. AO «RASU» [MU-UZHTSASU.09.06 Methodological guidelines "Stabil-ity analysis of automatic control circuits". Revision 1. RASU JSC].
