У навчальному посібнику наведено математичний опис одно- та багатовимірних об'єктів керування, принципи побудови і модифікації ПІД-регуляторів; нечітка логіка, штучні нейронні мережі та генетичні алгоритми; питання технічної реалізації ПІД регуляторів, приклади визначення оптимальних параметрів налаштування ПІД-регуляторів і синтезу багатопараметричних регуляторів. Призначено для підготовки бакалаврів з галузі знань 15 - "Автоматизація та приладобудування" за спеціальністю 151 - Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології, а також рекомендовано студентам ВТНЗ ІІІ-ІV рівнів акредитації та аспірантам приладобудівного, енергетичного, електротехнічного, електронного та інших споріднених фахів на поліпшення рівня технічного проектування регуляторів для керування неперервними технологічними процесами. ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, ВСТУП……………………………………………………………………………. 5 1 МАТЕМАТИЧНИЙ ОПИС ОДНО-ТА БАГАТОВИМІРНИХ ОБ'ЄКТІВ КЕРУВАННЯ………………………………………………… 1.1 Характеристика об'єктів керування (ОК)…………………………………. 9 1.2 Спосіб опису "вхід-вихід"…………………………………………………... 17 1.3 Спосіб опису багатовимірних об'єктів керування у змінних стану……… 21 1.4. Контури і пристрої сучасної автоматичної системи керування (АСК)…... 30 1.5 Контрольні запитання……………………………………………………....... 31 2 ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ І МОДИФІКАЦІЇ ПІД-РЕГУЛЯТОРІВ……………………………………………………………. 33 2.1 Класичний ПІД-регулятор…………………………………………………… 34 2.2 Регулятор з ваговими коефіцієнтами при уставці…………………………. 40 2.3 Регулятор з формувальним фільтром для сигналу уставки………………. 42 2.4 Знаходження зворотної динаміки ОК………………………………………. 45 2.5 Регулятор з функцією передачі ОК…………………………………………. 45 2.6 Імпульсне керування без зворотного зв'язку……………………………….. 46 2.7 Компенсація зовнішніх збурень за допомогою прямого зв'язку………….. 47 2.8 Регулятор відношення………………………………………………………... 48 2.9 Регулятор з внутрішньою моделлю…………………………………………. 50 2.10 ПІД-регулятори для систем керування з транспортною затримкою…….. 52 2.11 Предиктор Сміта…………………………………………………………….. 54 2.12 Контрольні запитання………………………………………………………. 56 3 НЕЧІТКА ЛОГІКА, ШТУЧНІ НЕЙРОННІ МЕРЕЖІ ТА ГЕНЕТИЧНІ АЛГОРИТМИ В ПІД-РЕГУЛЯТОРАХ………………. 57 3.1 Нечітка логіка в ПІД-регуляторах………………………………………...... 57 3.2 Принципи побудови нечіткого ПІ-регулятора…………………………….. 59 3.3 Застосування нечіткої логіки для налаштування коефіцієнтів ПІД-регулятора…………………………………………………………………………. 61 3.4 Штучні нейронні мережі (ШНМ) в ПІД-регуляторах……………………. 63 3.5 Генетичні алгоритми (ГА)…………………………………………………… 66 3.6 Контрольні запитання……………………………………………………....... 69 4. ПИТАННЯ ТЕХНІЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ПІД-РЕГУЛЯТОРІВ………….. 70 4.1 Обмеження, що накладаються технічною реалізацією ПІД-регуляторів.... 70 4.2 Похибка диференціювання і шум…………………………………………… 70 4.3 Інтегральне насичення………………………………………………………... 72 4.4 Запас стійкості системи………………………………………………………. 78 4.5 Скорочення нулів і полюсів………………………………………………….. 87 4.6 Безударне перемикання режимів регулювання…………………………….. 87 4.7 Дискретна форма регулятора…………………………………………………. 88 4.8 Розрахунок параметрів регулятора………………………………………….. 92 4.9 Автоматичне налаштування і адаптація……………………………………. 101 4.10 Контрольні запитання………………………………………………………. 119 5 ПРИКЛАДИ ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ НАЛАШТУВАННЯ ПІД-РЕГУЛЯТОРІВ І СИНТЕЗУ БАГАТОПАРАМЕТРИЧНИХ РЕГУЛЯТОРІВ………………………. 121 5.1 Спосіб визначення оптимальних параметрів налаштування ПІД-регулятора системи антимопажного регулювання і захисту компресора газоперекачувального агрегату дотискувальної компресорної станції підземного сховища газу…………………………………………………………. 121 5.2 Удосконалення оптимального керування газоперекачувальним агрегатом на основі багатопараметричних регуляторів…………………………………... 128 5.3 Методика синтезу цифрових нечітких регуляторів для САК частотою обертання ротора газотурбінного двигуна (ГТД)……………………………… 137 5.4 Програма моделювання САК ГТД з нечітким регулятором (2 терма)……. 148 5.5 Оптимізація параметрів цифрових Fuzzy-регуляторів…………………….. 153 5.6 Контрольні запитання………………………………………………………. 163 ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………………….. 165 ДОДАТКИ……………………………………………………………………….... 168