Понятия и условия устойчивости

При проектировании системы управления ключевой проблемой является обеспечение её устойчивости, т.к. устойчивость является важнейшей характеристикой любой системы автоматического реагирования. С практической точки зрения неустойчивая система работоспособна.

Любая система управления испытывает внешние воздействия. Эти воздействия имеют различный характер и природу (задающие, возмущающие…). Всякие воздействия стремятся вывести систему из исходного состояния равновесия. Устойчивая система при этом переходит в новое устойчивое состоянии равновесия.

Следовательно, под устойчивостью можно понимать свойство системы возвращаться в исходный или близкий у нему установившийся режим после всякого выхода из него в результате какого-либо воздействия.

Замкнутая система автоматического реагирования из-за наличия обратных связей склонна к неустойчивой работе. В процессе регулирования часть энергии с выхода передается на вход группы звеньев системы, среди которых могут быть и колебательные звенья. При работе системы в этом случае могут возникнуть колебания регулируемой величины и её отклонение от заданного значения. Наличие главной обратной связи будет способствовать поддержанию колебательного процесса и при больших коэффициентах усиления. Если параметры системы не обеспечивают необходимого затухания (рассеивания) энергии колебаний, то это может привести к неустойчивой работе, характеризуемой возрастанием амплитуды колебаний.

В устойчивых системах энергия колебаний с течением времени уменьшается, стремясь рассеяться в виде топливной энергии, а колебания регулируемой величины, возникшие в результате возмущения, затухают. Следовательно, в результате возмущающих воздействий и следующих за ними регулирующих воздействий регулятора, в системе возникают переходные процессы.

Генераторы и преобразователи частоты

Частотные преобразователи применяются для регулирования скорости вращения асинхронных электродвигателей благодаря изменению частоты напряжения питания электродвигателя. Применение частотно-регулированного привода позволяет осуществить регулирование скорости в широком диапазоне, как в процессе работы, так и при разгоне и торможении. Частотный преобразователь также осуществляет защиту электродвигателя от перегрузок, что увеличивает срок службы электрической и механической части оборудования. Экономически обосновано, что применение частотно-регулируемого привода в различных механизмах позволяет достичь до 60% энергоснабжения.

Нелинейным элементом в радиотехнических устройствах в большинстве случаев являются электронные приборы – полупроводниковые и электровакуумные. В сочетании с инерционными электрическими цепями они образуют нелинейные динамические звенья и устройства. К их числу относятся: низкочастотные и высокочастотные усилители мощности сигнала, умножители и делители частоты сигнала, преобразователи частоты и автогенераторы.

Нелинейную цепь можно определить не только по входящим в нее элементам, но и по внешним признакам, к числу которых при синусоидальном входном сигнале относятся:

- несовпадение по форме входного и выходного сигналов;

- преобразование частотного спектра входного сигнала, состоящее в зарождении в спектре выходного сигнала новых составляющих;

- нелинейность амплитудной характеристики;

- зависимость фразы усиливаемого сигнала от амплитуды.