Згладжування шуму в каналі вимірювання температури ПІД регулятора
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya3(85).2026.026Ключові слова:
автоматичне регулювання, ПІД регулятор, температура, похибка вимірювання, керуючий вплив, зашумленість, згладжуванняАнотація
Основною задачею більшості систем автоматичного регулювання є автоматичне підтримування заданої температури за рахунок керування нагрівом. Як правило, використовується принцип регулювання за відхиленням від завдання, з контуром негативного зворотного зв'язку. Якість регулювання оцінюється за динамічними критеріями; основним є час регулювання, який необхідно мінімізувати за рахунок правильного вибору алгоритму регулювання і настроювання його параметрів. Зазвичай використовується пропорційно-інтегрально-диференціюючий (ПІД) алгоритм регулювання, оскільки він є близьким до теоретично досяжного ідеалу для реальних теплових об'єктів. Диференціюючий канал ПІД алгоритму підсилює високочастотні шуми (в тому числі, випадкові похибки вимірювання температури) і робить цей фактор значущим і заважаючим. Перевірялась можливість зниження рівня зашумленості керуючого впливу (потужності нагріву) за рахунок згладжування шуму в каналі вимірювання температури. В якості згладжуючого фільтру обрано алгоритм експоненційного згладжування (аперіодичний блок першого порядку). Дослідження проводилось експериментально з використанням лабораторної системи програмного автоматичного регулювання температури сушильної шафи з електронагрівом; алгоритм реалізований програмно на мікроконтролері. Спроби зменшити зашумленість керуючого впливу шляхом згладжування сигналу в каналі вимірювання температури виявились невдалими: середньоквадратичне і максимальне значення шуму на виході регулятора практично не зменшувались. Таким чином, використання додаткового згладжування сигналу в каналі вимірювання температури для систем автоматичного регулювання з ПІД алгоритмом не рекомендується. При необхідності зменшити зашумленість керуючого впливу можна тільки збільшивши сталу часу основного згладжування в диференціюючому каналі ПІД регулятора, однак ціною цього буде погіршення якості регулювання.
Отримано: 23.02.2026. Доопрацьовано: 15.05.2026. Прийнято: 22.06.2026.
Посилання
1. Popovich, M. G., & Kovalchuk, O. V. (2007). Theory of automatic control: Textbook. Kyiv: Lybid. 656 p.
2. Inosov, S. V., & Kornienko, V. M. (2013). Optimization of the algorithm for automatic control of thermal processes. Management of Complex Systems Development, (13), 104–108.
3. Inosov, S. V., & Bondarchuk, O. V. (2018). Relationship between temperature measurement errors and the dynamics of regulation of a thermal object. Management of Complex Systems Development, (35), 162–166.
4. Inosov, S. V., Bondarchuk, O. V., & Illarionov, V. M. (2021). Tuning a PID controller by the transition function of an open loop. Management of Complex Systems Development, (46), 167–172.
5. Inosov, S. V., & Bondarchuk, O. V. (2023). Analysis of possible causes of erroneous identification of dynamic parameters of the thermal control object. Management of Complex Systems Development, (54), 132–137.
6. Lutsenko, V. Yu., Inosov, S. V., & Zhadan, V. O. (2025). Automation of a drying cabinet with a resistive heater. Proceedings of BMC-2025 International Scientific and Practical Conference "Build Master Class 2025", Kyiv, Ukraine.
7. Mishra, N. (2023). Development of drying system by using internet of things. Energy Nexus, 11. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2023.100199
8. Trushakov, D. O., & Kozlovsky, O. S. (2021). Automated interference filtering system during drying oven temperature measurement. Electronics and Information Technologies, (15), 80–89.
9. Grigorovsky, P. Ye., Inosov, S. V., Samoilenko, M. I., Wolters, A. O., & Zaprivoda, A. V. (2023). Possibilities of reducing the random error of satellite geolocation by averaging GPS receiver U-Blox Neo-6m-0-001 data. Management of Complex Systems Development, (55), 186–191.
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Енергетика і автоматика
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Усі матеріали поширюються на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International Public License, що дозволяє іншим розповсюджувати рукопис із визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
