Automate de deuxième ordre (Second-Order Controller, SOC)

L'instruction SOC a été conçue pour une utilisation dans des systèmes de contrôle de boucle fermée de la même façon qu'une instruction PI. L'instruction SOC fournit une condition de gain, un retard de premier ordre et une avance de deuxième ordre.

Langues disponibles

Diagramme à relais

Cette instruction n’est pas disponible dans un diagramme à relais.

Bloc fonctionnel

Texte structuré

SOC(SOC_tag);

Opérandes

Bloc fonctionnel

Structure SEC_ORDER_CONTROLLER

Texte structuré

Pour plus d'informations sur la syntaxe des expressions dans le texte structuré, reportez-vous à la section Syntaxe du texte structuré.

Description

L'instruction SOC fournit une condition de gain, un retard de premier ordre et une avance de deuxième ordre. La fréquence du retard est ajustable et la fréquence et l’amortissement de l'avance sont ajustables. La paire zéro de l'avance de deuxième ordre peut être complexe (l'amortissement est inférieur à l'unité) ou réelle (l'amortissement est à l'unité). L’instruction SOC est conçue pour exécuter une tâche lorsque la fréquence de scrutation reste constante.

L'instruction SOC utilise l'équation de transfert Laplace suivante :

Limitations de paramètre

Les paramètres SOC suivants ont ces limites sur les valeurs valides.

Si la valeur de sortie calculée n'est pas valide ou NAN, l'instruction définit Out = la valeur non valide. Les paramètres internes ne sont pas mis à jour. Dans chaque scrutation suivante, la sortie est calculée en utilisant les paramètres internes de la dernière scrutation lorsque la sortie était valide.

Limiting

L’instruction stoppe l’enroulement en fonction de l’état des entrées Hold.

L'instruction stoppe également la saturation d'intégrale en fonction des valeurs HighLimit et LowLimit.

où :

L’instruction limite également la valeur pour Out en fonction des valeurs HighLimit et LowLimit.

Affecte les indicateurs d'état mathématique

Non

Défauts majeurs/mineurs

Un défaut mineur se produit lorsque :	Type de défaut	Code de défaut
Cette fonctionnalité est activée et un débordement est détecté.	4	4

Reportez-vous à la section Attributs communs pour plus d’informations sur les défauts liés aux opérandes.

Exécution

Ces conditions ne se produisent que dans le mode Scrutation normale

Texte structuré

Exemple

L’instruction SOC est un bloc fonctionnel spécialisé utilisé dans des applications où l’énergie est transférée entre deux sections à travers un système de masse à ressort. Généralement dans ce genre d’applications, la réponse de la fréquence du processus peut être caractérisée comme le montre le diagramme de Bode A ci-dessous :

L'instruction SOC implémente un filtre lag de premier ordre suivi d'un automate PID pour implémenter une fonction de transfert avec une intégration, un zéro de deuxième ordre (avance) et un pôle de premier ordre (retard). Avec cette instruction, le réglage PID est simplifié car les termes régulateurs sont organisés pour que vous ayez WLead et ZLead en tant qu'entrées à l'instruction SOC plutôt que des valeurs Kp, Ki ou Kd. La fonction de transfert pour l'instruction SOC est :

Le diagramme de Bode correspondant apparait sur le diagramme B ci-dessous :

L'instruction SOC peut être utilisée dans un couple ou une application de régulation de tension où un capteur de force est utilisé comme retour et la sortie du schéma régulateur fonctionne directement sur la boucle mineure (actuelle) du couple du variateur. Dans plusieurs applications du genre, le système contrôlé peut être sous-amorti mécaniquement et avoir une fréquence propre qui est difficile à stabiliser car elle est reflétée à travers le dispositif de retour lui-même.

Avec l'instruction SOC, le réglage PID est simplifié car les termes régulateurs sont organisés pour que vous ayez WLead et ZLead en tant qu'entrées à l'instruction SOC plutôt que des valeurs Kp, Ki ou Kd. De cette façon, les fréquences de coin de l’automate/régulateur sont plus faciles à ajuster et régler contre le processus réel. Lors du démarrage, la fréquence propre du système et le facteur d'amortissement peuvent être mesurés empiriquement ou sur place. Après quoi, les paramètres du régulateur peuvent être ajustés pour correspondre aux caractéristiques du processus permettant ainsi plus de gain et un contrôle plus stable du processus final.

Dans le système ci-dessus, si Wlead est défini égal à la fréquence propre du système, et si Wlag est défini substantiellement au-dessus de la fréquence de coupure, (> 5 fois de coupure), la réponse du système ressemblera à :

Dans une application réelle, les incréments à suivre pour utiliser et régler cette instruction supposent qu’il faut :

Reconnaitre le type de processus qui est contrôlé. Si la réponse du système à une fonction d'incrément résulte en un degré élevé de bouclage ou si elle peut être caractérisée par la courbe de processus montrée ci-dessus, ce bloc peut fournir les caractéristiques régulatrices nécessaires pour un contrôle stable.

Déterminer la fréquence propre du système/processus. Cela peut se faire empiriquement ou être mesuré sur place. Ajustez WLead pour qu’il puisse correspondre, ou se trouver légèrement avant la fréquence propre du processus lui-même.

Réglez le facteur d'amortissement, Zlead, pour qu’il puisse annuler tout dépassement dans le système.

Déplacez WLag assez loin après la fréquence de coupure (>5 fois) et commencez à augmenter le gain total à atteindre.

Bloc fonctionnel

Texte structuré

SOC_01.In := Process_Error;

SOC_Out := SOC_01.Out;