##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
Анотація. Досліджуються методи синтезу одновимірних систем керування для процесів з набуханням
(зворотнім відгуком). Набухання, як динамічний процес, має специфічні характеристики, які ускладнюють
застосування регуляторів зі зворотнім зв’язком. Хоча в інженерній практиці розповсюджений підхід
апроксимації набухання як запізнення в задачах настройки ПІД регуляторів за моделлю, однак цей підхід має
суттєві недоліки, які продемонстровані в роботі. Надано пояснення відмінностей між динамікою об’єктів з
набуханням та запізненням з частотного погляду. Проаналізована проблема моделювання об’єктів з
набуханням. Визначені методи, які дозволяють розв’язати задачу ідентифікації та проблеми, які можуть
привести до неадекватного моделювання. Проаналізовані методи синтезу модифікованих ПІД регуляторів та
регуляторів з двома ступенями свободи. Вказані недоліки таких регуляторів. Проведено аналіз динамічних
властивостей системи керування при замиканні регулятора зворотним зв’язком з компенсатором Ліної для
різних характерних моделей об’єктів з набуханням. Запропоновано ввести в компенсатор коефіцієнт
настройки. Встановлено, що з цим коефіцієнтом стає можливим досягти за певними залежностями значення
прямих та частотних критеріїв якості системи керування. Проведено порівняння систем керування з ПІ
регулятором і компенсатором Ліної з введеним коефіцієнтом та системи керування з ПІД-подібним
регулятором для характерних об’єктів з набуханням при різних коефіцієнтах настройки. Встановлені
подібність і відмінність в залежностях критеріїв якості від коефіцієнта настройки в системах керування
обох типів. Частотний аналіз та аналіз за полюсами цих систем керування показує, що в цілому система
керування з компенсатором Ліної з введеним коефіцієнтом настройки компенсатора може забезпечити кращу
компенсацію збурень. Запропоновані шляхи удосконалення та модифікації систем керування процесами з
набуханням.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Посилання
Control. Amsterdam, Netherlands: Elsevier Science, 2022.
2. A. Cinar, S. J. Parulekar, C. Undey, and G. Birol, Batch Fermentation: Modeling: Monitoring, and Control.
New York, Basel, USA: CRC Press, 2003.
3. A. O. Stopakevych and I. O. Karasova, "Analiz problemy rozrobky system keruvannya hazofraktsiynymy
ustanovkamy," Avtomatyzatsiya tekhnolohichnykh i biznes-protsesiv, vol. 15, no. 3, pp. 57–69, 2023. DOI:
10.15673/atbp.v15i3.2580.
4. F. G. Shinskey, Process Control Systems: Application, Design and Tuning, 4th ed. Maidenhead, England:
McGraw Hill Higher Education, 1996.
5. W. Luyben and M. Luyben, Essentials of Process Control. New York: McGraw-Hill, 1997.
6. A. O'Dwyer, Handbook of PI and PID Controller Tuning Rules, 3rd ed. London, England: Imperial College
Press, 2009.
7. G. Silva, A. Datta, and S. P. Bhattacharyya, PID Controllers for Time-Delay Systems. Boston: Birkhäuser,
2005.
8. R. Vilanova and A. Visioli, Eds., PID Control in the Third Millennium, Advances in Industrial Control.
London: Springer-Verlag, 2012.
9. K. Astrom and T. Hägglund, Advanced PID Control. Research Triangle Park, NC, USA: ISA, 2006.
10 . A. Stopakevych and O. Stopakevych, "Design of robust controllers for plants with large dead time,"
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, no. 2(79), pp. 48–56, 2016. DOI: 10.15587/1729-
4061.2016.59107.
11 A. M. Ky and A. Vu, "Model Predictive Controller for Inverse Response Control Systems," IFAC-
PapersOnLine, vol. 48, no. 8, pp. 562–567, 2015. DOI: 10.1016/j.ifacol.2015.09.027.
12. J. M. Maciejowski, "Right-half plane zeros are not necessary for inverse response," in European Control
Conference (ECC), Limassol, Cyprus: IEEE, 2018, pp. 2488–2492. DOI: 10.17863/CAM.36141.
13. K. J. Trickett. Quantification of inverse response for controllability assessment of nonlinear processes
(Ph.D. Thesis). London: University College London, 1994.
14. I. Rusnak, "The optimality of PID controllers," in MELECON '98. 9th Mediterranean Electrotechnical
Conference. Proceedings, Tel-Aviv, Israel: IEEE, 1998, pp. 479–483. DOI: 10.1109/MELCON.1998.692472.
15. P. Balaguer, V. Alfaro, and O. Arrieta, "Second order inverse response process identification from transient
step response," ISA Transactions, vol. 50, no. 2, pp. 231–238, 2011. DOI: 10.1016/j.isatra.2010.11.005
16. A. O. Stopakevych, O. A. Stopakevych, A. M. Tigarev, and O. M. Vorobiova, "Automatic Re-tuning of
Poor-Performing PI-based Control Systems," Problems of the Regional Energetics, vol. 62, no. 2, pp. 164–179, 2024.
DOI: 10.52254/1857-0070.2024.2-62.14.
17. C. Scali and A. Rachid, "Analytical Design of Proportional−Integral−Derivative Controllers for Inverse
Response Processes," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 37, no. 4, pp. 1372–1379, 1998. DOI:
10.1021/IE970558o.
18. W. L. Luyben, "Tuning Proportional-Integral Controllers for Processes with Both Inverse Response and
Deadtime," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 39, pp. 973–976, 2000. DOI: 10.1021/ie9906114.
19. A. A. Stopakevich and A. A. Stopakevich, "Ob ustoychivom pretsizionnom modelirovanii operatora
zapazdyvaniya," Informatika ta matematychni metody v modeliuvanni, vol. 5, no. 4, pp. 383–388, 2015.
20. K. Divakar and M. P. Kumar, "A Novel Efficacious PID Controller for Processes With Inverse Response
and Time Delay," IEEE Access, vol. 10, pp. 63626–63639, 2022. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3181234.
21. V. O. Kompanets and A. O. Stopakevych, "Doslidzhennya kryhkosti osnovnykh metodiv nastroiky PID-
rehulyatoriv," in Proceedings of the 12th International Conference on Technical Regulation, Metrology, Information
and Transport Technologies, 2022, pp. 99–102.
22. K. G. Arvanitis, G. D. Pasgianos, A. K. Boglou, and N. K. Bekiaris-Liberis, "A new method of tuning three
term controllers for dead-time processes with a negative/positive zero," in Proceedings of the 6th International
Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO 2009), Milan, Italy: Scipress, 2009, pp.
74–83. DOI: 10.5220/0002200900740083.
23. S. Madrigal, H. Meneses, O. Arrieta, M. Meneses, and R. Vilanova, "Auto-Tuning Software Tool for
Inverse Response Model Robust Tuning of 1-DoF PID and FOPID Controllers," IFAC-PapersOnLine, vol. 58, no. 7,
pp. 67–72, 2024. DOI: 10.1016/j.ifacol.2024.08.012.
24. M. Herrera, O. Camacho, and H. Leiva, "An approach of dynamic sliding mode control for chemical
processes," Journal of Process Control, vol. 85, pp. 112–120, 2020. DOI: 10.1016/j.jprocont.2019.11.008.
25. B. A. Ogunnaike and W. H. Ray, Process Dynamics, Modeling, and Control. New York: Oxford
University Press, 1994.
26. K. Iinoya and R. J. Altpeter, "Inverse response in process control," Industrial & Engineering Chemistry,
vol. 54, no. 7, pp. 39–43, 1962. DOI: 10.1021/IE50631A007.
27. E. J. Adam, H. A. Latchman, and O. D. Crisalle, "Robustness of the Smith Predictor with Respect to
Uncertainty in the Time-Delay Parameter," in Proceedings of the American Control Conference, Chicago, IL, USA:
IEEE, 2000, pp. 1452–1457. DOI: 10.1109/ACC.2000.876742.
28. W. Zhang, X. Xu, and Y. Sun, "Quantitative Performance Design for Inverse-Response Processes,"
Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 39, pp. 2056–2061, 2000. DOI: 10.1021/ie990067z.