Как искать проблему в системе с обратной связью?

[Serg53]

realeugene в сообщении #1713361 писал(а):

В 90-е уже было достаточно японцев и китайцев

Мне приходилось обслуживать и японское оборудование. По их нормам срок службы оксидного конденсатора до 8 лет. Реально, качественно изготовленный оксидный конденсатор может проработать значительно дольше. Мой компьютер, на котором установлен Win XP без Интернета, изготовлен в Китае 22 года назад. Пока отказов в работе не было. Ещё более древний компьютер с операционными системами DOS и Win 95, изготовлен в Европе 32 года назад. После 15 лет использования был один отказ. Обрыв пускового резистора в блоке питания. Резистор заменил. Компьютер работоспособен и по сей день. Используется для работы ряда радиолюбительских, метрологических и диагностических программ.

[realeugene]

Serg53 в сообщении #1713970 писал(а):

Реально, качественно изготовленный оксидный конденсатор может проработать значительно дольше.

Может. А может и не проработать. У алюминиевых было что-то в районе 8000 часов при предельной температуре (85 или 105 градусов в зависимости от модели), при меньших температурах гораздо дольше в соответствии с законом Аррениуса.

Помнится, в начале нулевых китайские электролиты массово начали дохнуть на компьютерных материнках. У советского ширпотреба качество было не лучше.

[sergey zhukov]

Alex-Yu в сообщении #1712528 писал(а):

Измерьте характеристику (частотную, а лучше импульсную (или переходную)) разомкнутой петли обратной связи.

Это правильно. Только это скорее в условиях лаборатории применимо.

У меня же задача типа "ДВС барахлит из-за какого-то датчика или еще из-за чего-то". Не понятно, как решать такую задачу по всем правилам ТАУ, если даже матмодели этой системы у меня нет.

Проблему нашли. Оказалось, что датчик оборотов ротора (индуктивный, работает по зубцам шестерни) немного съехал по оси и стал попадать на край зубъев, из-за чего импульсы от разных зубъев стали иметь разброс по амплитуде, а скорость вращения стала измеряться с "джиттером", отсюда колебания в системе.

Вроде-бы какая разница, какая амплитуда у импульсов этого датчика? Лишь бы зубъя считал. Можно сказать, что он вообще дискретный. Но нет.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1714341 писал(а):

Не понятно, как решать такую задачу по всем правилам ТАУ, если даже матмодели этой системы у меня нет.

Предположить, что если система настолько старая, что импульсы этого датчика обрабатываются аналогово и их амплитуда влияет на контур управления, то никакого модельного прогностического управления или ИИ в этом контуре нет.

[EUgeneUS]

ИМХО.
Скорее всего, датчик дискретный. А скорость вращения измеряется через период между импульсами.
Когда датчик съехал
а) амплитуда импульсов изменилась.
б) а порог срабатывания компаратора остался тот же.
в) и система "видела", что шестеренка за оборот быстро меняет скорость вращения. Так как промежутки между импульсами стали плавать.

Попытки исправить это "неравномерное" вращение и приводили к расколбасу.

[sergey zhukov]

EUgeneUS
Датчик аналоговый. Как его сигнал обрабатывается в САУ, я не знаю. Но если подать на вход САУ искусственный синусоидальный сигнал, содержащий небольшую примесь субгармоник (или искусственный сигал с амплитудной модуляцией), то можно видеть, как вычисленный сигнал скорости оказывается нестабильным.

С этим каналом измерения скорости (с другой САУ) была одна забавная история. Иногда измеренная скорость (при плавном увеличении реальной скорости) ни с того ни с сего резко удваивалась, хотя реальная скорость в этот момент почти не менялась. На осцилограмме было видно, что в это момент вторая гармоника сигнала (которая там была) становилась настолько высокой, что на результирующей кривой сигнала проявлялись новые экстремумы и их число вдруг становилось вдвое больше. Видимо, алгоритм измерения скорости считал расстояния между экстремумами.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1714355 писал(а):

Но если подать на вход САУ искусственный синусоидальный сигнал, содержащий небольшую примесь субгармоник (или искусственный сигал с амплитудной модуляцией), то можно видеть, как вычисленный сигнал скорости оказывается нестабильным.

Ну да, а дальше ПИД регулятор легко идёт в разнос от слишком большого шума датчика обратной связи по скорости как раз на высоких частотах, который он дифференцирует.

[Serg53]

sergey zhukov в сообщении #1714341 писал(а):

Проблему нашли. Оказалось, что датчик оборотов ротора (индуктивный, работает по зубцам шестерни) немного съехал по оси и стал попадать на край зубъев, из-за чего импульсы от разных зубъев стали иметь разброс по амплитуде

Рад, что причина дефекта обнаружена. Всё же дополню рекомендации. Наладку оборудования начинают с изучения технической документации. Затем производится внимательный осмотр, очистка от пыли и загрязнений, устранение замеченных дефектов, смазка (при необходимости). Механическими дефектами могут быть люфты, шатания, проворачивания, проскальзывания, заедания, заклинивания, износ подшипников, трущихся частей, креплений, винтовых пар, зубчатых передач. Проверяют параметры источников питания – номиналы, нагрузочную способность, стабильность, пульсации. При работе с оборудованием необходимо соблюдать правила безопасности. Желательно использовать методики наладки, если таковые имеются. Проверяются и регулируются датчики (и дискретные и аналоговые). Наиболее простой путь устранения неисправности это поэтапная замена составных частей оборудования заведомо исправными.
-
-

realeugene в сообщении #1713977 писал(а):

У алюминиевых было что-то в районе 8000 часов при предельной температуре (85 или 105 градусов в зависимости от модели)

Да, увы, такое бывает, когда в плохо продуманных электрических схемах возникают чрезмерные тепловые потери, в том числе и внутри оксидных конденсаторов. Однако уменьшение надёжности и долговечности устройств выгодно коммерсантам, так как увеличивает объём продаж. Вопросы же престижа разработчиков при современных формах коммерциализации становятся второстепенным фактором.

Замечу ещё, что схемы управления, выполненные на микросхемах малой и средней степени интеграции, работали надёжнее, чем аналогичные схемы, выполненные на микросхемах большой степени интеграции. БИСы оказались более чувствительными к мощным электромагнитным помехам, от которых они просто «зависают». После перезапуска их работоспособность восстанавливается. Эти отказы особенно неприятны при управлении опасными устройствами или объектами. Полностью пропадает управляемость, в том числе перестают работать цепи аварийной остановки и аварийного отключения. Думаю, что критически важные цепи безопасности надо дублировать без использования микро программируемых БИСов.

[Booker48]

Serg53 в сообщении #1715409 писал(а):

Однако уменьшение надёжности и долговечности устройств выгодно коммерсантам, так как увеличивает объём продаж. Вопросы же престижа разработчиков при современных формах коммерциализации становятся второстепенным фактором.

Это правда так? Я слышал, что микроэлектроника разделяется на категории commercial, industrial, military и space (я не специалист, но раньше вроде так было)? И стоят изделия, соответственно, сильно по-разному.

[Alex Krylov]

Цитата:

Ну да, а дальше ПИД регулятор легко идёт в разнос от слишком большого шума датчика обратной связи по скорости как раз на высоких частотах, который он дифференцирует.

Есть вот такая статья (которая ввела в оборот ADRC):

Jingqing Han, From PID to Active Disturbance Rejection Control
IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 56, NO. 3, MARCH 2009

И там на стр. 902 есть раздел "Tracking Differentiator" и в нем уравнение (17), реализуемое в дискретном времени при помощи простейшей схемы Эйлера (см. (10)) и функции $fhan(v_1, v_2, r_0, h_0)$, представленной на стр. 902 (там в листинге функции опечатка и $d=h_0 r_0^2$ следует читать как $d=h_0^2 r_0$).

По сути это контроллер оптимального быстодействия в дискретном времени. И он оказывается помимо всего прочего обладает фильтровыми свойствами, свойствами следящего фильтра ("отслеживает" сигнал $v(t)$ и его производную на фоне шума).

Параметр $r$ определяет "тяго-энерговооруженность" системы. Увеличиваем этот параметр, и система (за счет нарастающей "тяго-энерговооруженности") начинает все в большей степепни отрабатывать быстрые шумовые флуктуации, уменьшаем $r$ - шум подавляется.

P.S. Это помимо известной классики типа фильтров Калмана, фильтров с постоянными коэффициентами итд, такой своего рода изыск... Но все сказанное выше ни в коем случае не означает(!), что когда (17) используется в качестве контроллера, то на вход этого контроллера можно и нужно подавать неотфильтрованные от шума данные! Ни в коем случае! Достаточно глянуть, какое при этом вырабатывается управление - сплошной "bang-bang"!