Влияние и-регулятора на показатели качества сау

Из построений вытекают следующие изменения косвенных показателей качества ω_сриγ:

- частота среза ω_сруменьшится;

- запас по фазе γуменьшится, главным образом, за счет отрицательного фазового сдвига на–90^оФЧХ.

Прямые показатели качестваσ,t₁иt_ППв соответствии с соотношениями (1.59) изменятся следующим образом:

- перерегулирование σувеличится, возможна даже потеря устойчивости при значительном уменьшении постоянной времениТ_Ирегулятора;

- время затухания колебаний, оцениваемое через t_ПП, возрастет;

- об изменении t₁ничего определенного сказать нельзя, так какt₁уменьшается при уменьшенииγи увеличивается при уменьшенииω_ср.

Качественные изменения графика переходного процесса отображены на рис.1.52.

При использовании И-регулятора порядок астатизма САУ увеличивается на единицу. Если исходная САУ была статической, то с введением И-регулятора становится астатической 1-го порядка и, поэтому, статическая ошибкаε_СТобратится в ноль, а при исходной астатической САУ 1-го порядка уже две ошибки регулирования – статическаяε_СТи скоростнаяε_СК- обратятся в ноль.

д). И-регулятор имеет серьезный эксплуатационный недостаток – дрейф нуля или самоход. Сущность дрейфа поясним на примере гидравлического сервопривода (рис.1.53), который является интегрирующим звеном, если входом считать перемещение хзолотника, а выходом – перемещениеусилового поршня.

Пусть левый конец штока золотника находится в нулевом положении х=0, так что закрыты оба отверстияІиІІ(рис 1.53а), которые соединены с левой и правой полостями силового цилиндра. Тогда находящийся в цилиндре поршень неподвижен иΔу=0. Если в результате повышения температуры шток золотника удлинится (рис.1.53б), то при неподвижном левом конце штока (х=0) откроются отверстияІиІІ. и через отверстиеІв левую полость силового цилиндра поступит рабочее вещество, например, масло, с большим давлениемр_Б, а правая полость через отверстиеІІсоединится с линией малого давленияр_М. Силовой цилиндр будет перемещаться вправо при том, что управляющий сигналхпо прежнему остается равным нулю. Такое явление называется дрейфом или самоходом интегрирующего звена, каким является гидравлический сервопривод.

Выводы по применению И-регулятора в САУ

Достоинства И-регулятора:

1. Обращает в ноль одну из ошибок регулирования.

Недостатки И-регулятора:

1. Повышает перерегулирование, колебательность САУ. Возможна даже потеря устойчивости.

2. Снижает быстродействие, оцениваемое временем переходного процесса.

3. Подвержен дрейфу.

Влияние д-регулятора на показатели качества сау

Прямые показатели качества σ,t₁иt_ППв соответствии с соотношениями (1.591) изменятся следующим образом:

- перерегулирование σуменьшится, возможно даже полное подавление колебаний и отсутствие перегулирования;

- время первой установки t₁возрастет, возможно дажеt₁→∞при переходном процессе без перерегулирования;

- об изменении t_ППничего определенного сказать нельзя, так какt_ППуменьшается при увеличенииγи увеличивается при уменьшенииω_ср; если же неподвижную точкуНвзять близко расположенной к частотеω_срБР, то значениеt_ППвсе же резко уменьшится, и переходный процесс быстро затухнет.

Качественные изменения графика переходного процесса отображены на рис.1.55.

При использовании Д-регулятора порядок астатизма САУ уменьшается на единицу. Если исходная САУ была астатической 1-го порядка с нулевой статической ошибкой ε_СТрегулирования, то с введением Д-регулятора становится статической и, поэтому, статическая ошибкаε_СТстановится ненулевой. Если же исходная САУ была статической, то после введения Д-регулятора статическая ошибкаε_СТстановится бесконечно большой и САУ становится фактически неработоспособной.

д). Д-регулятор имеет серьезный эксплуатационный недостаток – чрезвычайно чувствителен к помехам, содержащимся во входном его сигнале, что приводит к ухудшению (уменьшению) соотношения "сигнал / помеха". Причину высокой чувствительности Д-регулятора к помехам поясним с использованием рис.1.56.

Д-регулятор берет от входного сигнала хпроизводную

Для входного сигнала х, изменяющегося с малой скоростью, выходной сигналубудет представлять малую величину. Для входного сигналах, изменяющегося с высокой скоростью даже при малой его амплитуде, выходной сигналубудет большим. Подтверждение этому приведено на рис.1.56, из которого видно, что входной низкочастотный сигналx(t), засоренный высокочастотными помехами, выходит с Д-регулятора сигналомy(t), в котором преобладают помехи.

Выводы по применению Д-регулятора в САУ

Достоинства Д-регулятора:

1. Подавляют перерегулирование, а в случае неустойчивой исходной САУ, превращает ее в устойчивую.

2. Подавляет колебательность.

3. Повышает быстродействие САУ.

Недостатки Д-регулятора:

1. Увеличивает ошибки регулирования.

2. Чувствителен к высокочастотным помехам, ухудшает соотношение "сигнал / помеха".

Общие выводы по применению типовых регуляторов в САУ

1. П-регулятор используется как основной канал передачи сигнала, так как у П-регулятора нет эксплуатационных недостатков. Применение П-регулятора позволяет снизить ошибки регулирования, повысить быстродействие, но при этом возрастает перерегулирование.

2. И-регулятор применяется для повышения точности регулирования, в том числе - абсолютной точности. Применение И-регулятора ведет к повышению колебательности, перерегулирования и может привести к потере устойчивости САУ. И-регулятор подвержен дрейфу выходного сигнала.

3. Д-регулятор применяется для обеспечения устойчивости САУ, подавления перегулирования и повышения быстродействия. Применение Д-регулятора ведет к увеличению ошибок регулирования. Д-регулятор обладает низкой помехозащищенностью, ухудшает соотношение "сигнал / помеха".

3.7.Приведите схему САР с двухпозиционным реле и на качественном уровне постройте график переходного процесса. Назовите способы улучшения показателей качества этой САР. Объект управления - звено без самовыравнивания с транспортным запаздыванием.

Принцип действия: пусть уровень жидкости находится между верхним и нижним электродами и уровень повышается. РО открыт и приток в бак превышает сток- уровень повышается. РО нормально открытого типа. Жидкость в баке должна быть электропроводной.

При касании жидкостью электрода ВУ появляется ток в катушке реле Р, реле срабатывает и замыкает свои контакты. Одним контактом реле подсоединяется к питанию к электроду НУ и другим контактам подает питание на ЭИМ. Клапан РО закрывается. Приток уменьшается до. Уровень воды понижается.

В момент освобождения электрода реле не отключается, т.к. получает питание через электрод НУ. При освобождении электрода НУ реле отключается, клапан РО открывается и процесс повторяется.

Зависимость представляет собой характеристику 2-х позиционного гистерезисного реле.

Если учесть длину приточного трубопровода, то с момента закрытия клапана уровень в течение временибудет повышаться, т.к. с приточной трубы сливается жидкость.

При открытии РО уровень жидкости в баке будет понижаться некоторое время , т.к. приточная труба будет заполняться жидкостью.

Для упрощения расчетов примем .

Уравнение притока , где "+" –РО открыт и "-" – РО закрыт.

Приток и сток связаны соотношением: .

Вывод дифференциального уравнения бака:

Если за малый промежуток времени уровень изменится на, то справедливо уравнение:.

или, где "+" – для повышения уровня, "-" – для понижения.

Вывод переходного процесса :

.

График - это прямая линия и наклон линии одинаков при заполнении и опорожнении бака.

- клапан открыт и уровень растет.

- клапан закрыт, и уровень повышается за счет слива жидкости из трубы.

- уровень понижается.

- клапан открыт, но уровень понижается, т.к. заполняется жидкостью труба.

-клапан открыт, и уровень жидкости повышается.

Показатели качества:

1) Период автоколебаний , который надо увеличивать (будет меньше износс РО).

2) Амплитуда автоколебаний .

Амплитуда отсчитывается оти тогдаявляется ошибкой регулирования инужно уменьшать.

Чтобы выяснить, как надо настроить САУ, чтобы период автоколебаний увеличился и амплитуда автоколебаний уменьшилась ()&() выполним расчеты.

Расчет участка :

.

Если подставить , то получим:.

, .

Расчет участка :

,.

Амплитуда автоколебаний: .

изависят от,,,, что отражено в таблице

Схема неполного притока показала, что выгодно иметь бак большой площади и изменять только переменную составляющую притока.

Подобным образом, только через расчет определяются настройки оборудования 2-х позиционных САУ.