DCS və ya PLC-də analoq siqnal yolunu açsanız, çox vaxt ortalamadan daha mürəkkəb bir iş görməyən funksiya bloku ilə qarşılaşacaqsınız. O, son beş nümunəni saxlayır, onları toplayır, beşə bölür və nəticəni PID-in faktiki gördüyü PV kimi yazır. Bu, hərəkətli orta filtridir — hesablama qaydası aydın, gecikməsi isə proqnozlaşdırıla bildiyi üçün cihaz mühəndislərinin ilk müraciət etdiyi sürüşən pəncərə hamarlayıcısıdır.

Bu, ötürücünün sönümləndirmə parametri deyil və rekursiv birinci tərtib (PT1) filtri də deyil. Məqsəd eynidir — səsi azaltmaq, proses dəyişənini istifadəyə yararlı saxlamaq — amma alqoritm və gecikmə baxımından qiyməti fərqlidir.

Series C şkafında Honeywell Experion PKS C300: analoq PV-lərin PID-ə çatmazdan əvvəl Control Execution Environment funksiya bloklarında adətən hamarlanıldığı DCS kontroller sinfi.

Rekursiv yaddaş deyil, sürüşən pəncərə

Ən yeni N nümunəni saxlayın. Hər yeni skanda ən köhnə qiyməti çıxarın, ən yenisini əlavə edin və qalan qiymətlərin arifmetik ortasını çıxışa verin:

Y(n) = [X(n) + X(n−1) + … + X(n−N+1)] / N

Analoq giriş saniyədə bir dəfə skan edilir və N = 10-dursa, hər çıxış son on saniyənin ortasıdır. Pəncərənin eni sabit qalır; bir nümunə daxil olur, biri çıxır. Mexanizm bundan ibarətdir.

Birinci tərtib filtr rekursivdir: cari skanın çıxışı əvvəlki çıxışdan və yeni nümunənin bir hissəsindən asılıdır. Hərəkətli orta isə belə deyil. O, yalnız pəncərədəki xam tarixçəyə baxır. Buna görə onu idarəetmə lövhəsi operatoruna izah etmək daha asandır və N sayda analoq qiyməti saxlamaq üçün artıq yaddaşa malik DCS və ya PLC-də təbii şəkildə tətbiq olunur.

ABB AC500 (AC500-S təhlükəsizlik I/O-su daxil olmaqla): eyni sürüşən pəncərə ortalaması adətən Automation Builder-də funksiya bloku və ya ST kod parçasıdır, gizli ötürücü menyusu deyil.

İki parametr: pəncərə uzunluğu və nümunə götürmə müddəti

Filtrin gücü yalnız N-dən asılı deyil. Cavab müddəti N × nümunə götürmə periodudur. 1 saniyədə N = 10 on saniyəlik pəncərə deməkdir. Eyni N 100 ms-də bir saniyədir. Onları cütlük kimi nəzərə alın; əks halda bir konturdakı “yaxşı” parametri digərinə köçürüb klapanın niyə indi ləng hərəkət etdiyinə təəccüblənəcəksiniz.

Daha böyük N daha çox səsi azaldır və daha çox gecikmə yaradır. Ölçmədə real addım dəyişikliyindən sonra süzülmüş PV-nin yeni qiyməti tam izləməsi üçün N nümunə tələb olunur. Yavaş temperatur quyusunda bu, çox vaxt məqbuldur. Yük dəyişikliyini aradan qaldırmalı olan təzyiq və ya axın konturunda isə həddindən artıq uzun pəncərə PID-i tənbəl göstərir, halbuki gecikməni filtr yaradır.

Periodik səs-küy pəncərəni məqsədli şəkildə seçə biləcəyiniz yeganə haldır. Müdaxilə təxminən saniyədə bir dəfə təkrarlanırsa və siz 100 ms-də skan edirsinizsə, N = 10 tam bir dövrü əhatə edir və dalğalanmanı sıfıra yaxınlaşdırır. Hərəkətli ortalamanın ən yaxşı işlədiyi hal budur: pəncərəni trenddə “hamar göründüyü” üçün yuvarlaq rəqəmə deyil, pozuntunun perioduna uyğunlaşdırın.

Hərəkətli orta ilə birinci tərtib (PT1) filtrinin müqayisəsi

Hər ikisi alçaqkeçirən vasitədir. Hərəkətli orta bu ikisindən daha vizualdır: son N nümunəni göstərmək mümkündür. O, həmçinin hər skanda daha çox yaddaş və daha çox toplama əməliyyatı tələb edir. Birinci tərtib filtrində isə bir neçə vurma əməliyyəti kifayətdir — pəncərə saxlaya bilməyən ötürücü və ya kiçik quraşdırılmış I/O modulu üçün kifayət qədər qənaətcildir.

Tam DCS və ya PLC-də yaddaş arqumenti nadir hallarda üstün gəlir. Series C C300 avadanlığındakı Honeywell Experion PKS C300 prosessorlarında və ABB PLC seriyasındakı ABB AC500 CPU-larında qısa analoq tarixçəni saxlamaq üçün kifayət qədər yer var. Hamarlayıcını görə bildiyiniz yerdə proqramlaşdırın, N-i və skan tezliyini PID-in yanında sənədləşdirin və ötürücünün sönümləndirməsini məlum, adətən kiçik qiymətdə saxlayın ki, fərqinə varmadan ardıcıl iki dəfə filtr tətbiq etməyəsiniz.

Onun edə bilmədikləri

Gecikmə hər bir hamarlayıcının bədəlidir. Temperatur bunu çox vaxt qəbul edir. Təzyiq və axın konturları isə ümumiyyətlə qəbul etmir — həmin PV-ləri həddindən artıq süzsəniz, kontroller gecikdirilmiş qurğu ilə mübarizə aparar.

Sıçrayışlar pəncərə ortalamasında kifayət qədər yaxşı itir. Yavaş sürüşmə isə yox: alçaqkeçirən filtr rampanı izləyir, sadəcə gecikmə ilə. Problem sıfır nöqtəsinin sürüşməsi və ya tutulmuş impuls xəttidirsə, ölçməni düzəldin; onu daha uzun pəncərədə gizlətməyin.

Sadə hərəkətli orta da pəncərənin kənarında əlavə sıçrayış yaratmır — buferdəki hər bir nümunənin çəkisi eynidir. Çəkili hərəkətli orta (daha yeni nümunələr daha çox nəzərə alınır) addım dəyişikliyini bir qədər daha sürətli izləyir və daha çox hesablama tələb edir. Sürətli konturda problem gecikmədirsə və yenə də ortalama tələb olunursa, çəkili formadan istifadə edin; davranışın növbəti gecə növbəsində aydın görünməsini istəyirsinizsə, bərabər çəkilərlə davam edin.