1. Один решающий критерий

Выбирается один решающий критерий качества, а остальные учи­тываются введением на них ограничений. Выбирается тот критерий, который наиболее полно с точки зрения проектировщика отражает цели проектирования. Остальные критерии учитывают введением кри­териальных ограничений.

Основная трудность – выбор критериальных ограничений. Необхо­дим специальный расчет.

2. Линейная свертка

Заменяем несколько критериев оптимальности одним. Все частные критерии качества объединяются в один комплексный критерий:

,

– весовые коэффициенты

Веса назначаются советом экспертов. Недостаток метода – трудно указать набор коэффициентов особенно, если среди кри­териев имеются противоречащие друг другу.

3. Метод последовательных уступок

Это метод последовательной оптимизации по всем критериям. Пусть критерии качества расположены в порядке убывания важности: . Будем, например, считать, что их нужно обратить в ми­нимум. Алгоритм решения состоит в следующем. Сначала ищут реше­ние, обращающее в минимум. Пусть этот минимум равен . Затем назначают уступку этому критерию, которую можно до­пустить для того, чтобы обратить в минимум . Таким образом, при оптимизации критерия для назначают критериальное ограни­чение

Получив значение , выбирают уступку , ценой которой можно минимизировать . Т. е. назначают второе критериальное ограничение

и находят и т. д. Этот алгоритм хорош тем, что сразу видна цена уступки в одном критерии, при котором приобретается выигрыш в другом. Однако полученное решение зависит от порядка нумерации критериев, и от выбора уступок . И, кроме того, всегда возможна ситуация, когда, выбрав какую-либо из уступок несколько большей, можно существенно улучшить значение других критериев.

4. Метод лп–поиска

Согласно методу ЛП–поиска наилучший вариант выбирает конструктор, а работающая в интервальном режиме ЭВМ помогает составлять удобные таблицы испытаний, отбирать пер­спективные варианты, определять возможности компромиссов. При этом полностью используется опыт, знания и интуиция конструктора, которые нельзя формализовать. Этот метод можно применять и в тех случаях, когда невозможно записать формулу для критерия качества.

Лекция. Коррекция гидропривода с помощью обратной связи по давлению нагрузки.

Динамика АС имеет главное противоречие между устойчивостью и

качеством: для обеспечения высокого качества необходима высокая

добротность (большой коэффициент усиления АС), однако

увеличение добротности уменьшает запасы устойчивости и может

быть причиной неустойчивости, поэтому для обеспечения высоких

динамических свойств (высокое быстродействие и точность)

необходимо вводить в систему специальные корректирующие звенья

(устройства), передаточные функции которых специально рассчитываются с тем, чтобы устранить противоречивость предъявленных к системе требований по отношению к качеству и устойчивости.

Можно выделить три пункта, объясняющие необходимость коррекции:

1) обеспечение устойчивости в структурно неустойчивых АС или расширение области устойчивости при обеспечении достаточных требований по качеству;

2) обеспечение желаемого качество переходного процесса (высокого) при выполнении достаточных требований по устойчивости и точности;

3) с точки зрения точности коррекция применяется для обеспечения высокой добротности и нужного порядка астатизма.

Различают два основных метода коррекции:

- последовательное корректирующее устройство (ПКУ);

- параллельная коррекция.

В 1-ом случая корректирующее устройство включается последовательно по отношению к основным звеньям АС. Во 2-ом – параллельно. Корректирующее устройство образует прямое параллельное либо встречно-параллельное соединение.

Способы включения корректирующих устройств:

1) - последовательный

2) - параллельный

3) - встречно-параллельный

(с помощью местных обратных связей); корректирующая обратная связь.

Несмотря на наличие трех способов включения корректирующих

устройств различают два основных расчетных случаев коррекции: ПКУ

и КОС.

Случай (2) тоже применяется, но значительно реже и , если в нем есть необходимость, то этот случай сводится либо к ПКУ, либо к КОС.

В математическом плане (в плане формирования алгоритма управления) действие коррекции сводится к введению в закон управления производных или интегралов от сигнала ошибки.

Достоинства и недостатки коррекции с помощью обратных связей.

Коррекция с помощью обратных связей имеет следующие достоинства:

1)уменьшается зависимость показателей качества системы от изменения параметров ее элементов, поскольку в существенном диапазоне частот передаточная функция участка системы, охваченного обратной связью, определяется обратной величиной передаточной функции параллельного корректирующего устройства. Поэтому требования к элементам системы могут быть менее жесткими, чем при последовательной коррекции;

2)нелинейные характеристики элементов, охваченных обратной связью, «линеаризуются», так как передаточные свойства охваченного участка системы определяются параметрами контура в цепи обратной связи;

3)питание параллельного корректирующего устройства даже в том случае, когда оно требует большой мощности, не вызывает затруднений, так как обратные связи обычно начинаются от оконечных звеньев системы с мощным выходом;

4)параллельное корректирующее устройство работает при меньшем уровне помех, чем последовательное, так как сигнал, поступающий на него, проходит через всю систему, являющуюся хорошим фильтром нижних частот. Благодаря этому эффективность действия параллельного корректирующего устройства при наложении помех на сигнал ошибки снижается в меньшей степени, чем последовательного.

Коррекции с помощью обратной связи присущи и недостатки: параллельные корректирующие устройства часто представляют собой дорогие или громоздкие элементы (например, тахогенераторы, дифференцирующие трансформаторы); контур, образованный местной обратной связью, может оказаться сам по себе неустойчивым.

Последовательная коррекция в основном применяется в маломощных системах. Это объясняется, с одной стороны, простотой последовательных корректирующих устройств, а с другой, нецелесообразностью применения в этих системах громоздких, соизмеримых с размерами исполнительного двигателя, параллельных корректирующих устройств (например, тахогенератора). Коррекцию более мощных систем чаще всего осуществляют с помощью параллельных корректирующих устройств. Иногда для достижения необходимых показателей качества системы сочетается коррекция как с помощью последовательных, так и параллельных устройств.

Коррекция гидропривода с помощью обратной связи по давлению нагрузки.

Наиболее эффективным проектом гид­ропривода с точки зрения минимизации его массы будет тот, в котором конструктивные параметры исполнительного механиз­ма определены из условия обеспечения статических характерис­тик, а требуемые динамические характеристики обеспечиваются дополнительными корректирующими устройствами, практически не влияющими на массу гидропривода. Располагая определен­ным конструкторским заделом в области средств коррекции ди­намических характеристик гидропривода, конструктор в первую очередь обращается к отработанному множеству корректирую­щих устройств определенной конфигурации. В этом случае за­дача проектирования сводится к параметрической оптимизации обобщенных параметров гидравлических или электронных уст­ройств коррекции и (или) обобщенных базовых параметров гидроприводов, например, добротности.

Основной проблемой обеспечения требуемой динамики гид­ропривода является малое собственное демпфирование выход­ной части системы привода с объектом управления. Поэтому для обеспечения требуемой его колебательности в рамках тра­диционной структуры приходится снижать добротность или вво­дить дополнительный канал межполостных перетечек в гидро­цилиндре. И то и другое решение приводит к уменьшению ста­тической точности и ухудшению фазочастотных характеристик.

Известным методом коррекции следящих гидроприводов, об­ладающих резонансом в выходной части, является введение до­полнительного корректирующего сигнала по перепаду давления в гидроцилиндре. Реализация этого метода в общем виде по­казана на рис.1.

Рис.1. Принципиальная схема типового электрогидравлического следящего привода:

1-усилитель электрических сигналов; 2-электрогидравлический усилитель мощности; 3- гидроцилиндр; 4-инерционный объект управления; 5-датчик обратной связи; 6-датчик давлений; 7-фильтр высоких частот; 8-операционный суммирующий усилитель.

Можно показать, что введение в контур гидропривода с чис­то инерционной нагрузкой дополнительной обратной связи по перепаду давления в гидроцилиндре приводит к появлению до­полнительного демпфирования, которое приближенно можно оценить составляющей коэффициента относительного демпфиро­вания в линеаризованной модели гидропривода по следующему выражению:

,

где -коэффициент усиления прямой цепи привода по скорости;

- коэффициент обратной связи по давлению в гидроцилиндре.

Таким образом, задаваясь желаемым значением эквивалент­ного коэффициента демпфирования привода:

,

можно приближенно по линеаризованной модели привода оп­ределить требуемый коэффициент обратной связи по давлению:

Корректирующие устройства гидро­приводов, реализующие гибкие обратные связи по давлению на­грузки, могут быть реализованы с помощью гидромеханических устройств и конструктивно выполнены в виде отдельных бло­ков, устанавливаемых на гидроцилиндре или гидрораспредели­теле.

Задача оптимального проектирования типового корректиру­ющего устройства, реализующего обратную связь по давлению нагрузки, может быть сформулирована в виде задачи парамет­рической оптимизации по векторному критерию. Целью проектирования устройств коррекции может быть обес­печение необходимого демпфирования системы гидропривода с объектом управления при минимальных фазочастотных и амп­литудно-частотных искажениях, определяющих полосу пропус­кания привода, а также требуемой динамической жесткости привода.

Практически конструктор в процессе проектирования приво­да с коррекцией при малодемпфированной выходной части при­вода и исполнительном механизме с минимальной массой пы­тается добиться максимально высоких оценок показателей ди­намики за счет параметров коррекции.