3. Принцип управления по возмущению (принцип компенсации, принцип Понселе).

Сущность принципа Понселе заключается в том, что возмущение измеряется и формируется управляющее воздействие по каналу возмущения на объект так, чтобы скомпенсировать влияние возмущения на регулируемую координату.

Регулирующий орган управляется только в функции внешних воздействий F(р) и R(р). Фактическое изменение регулируемой функции у на работу регулятора влиять не будет, т.е. управление осуществляется по разомкнутому циклу.

Y(p)=Yr(p)+Yf(p)=Wp(p)Wor(p)R(p)+[Wkf(p)Wp(p)Wor(p)-Wof(p)]F(p);

при выполнении условия Wp(p)Wor(p)=1 и Wkf(p)Wp(p)Wor(p) -Wof(p)=0 ,

Y(p)=R(p).

Структура автоматической системы принципиально позволяет получить управление без ошибок. Однако практическая реализация такой системы наталкивается на затруднения.

Достоинства:

1. Возможна полная компенсация действия возмущения.

2. Компенсирующее устройство не влияет на устойчивость.

3. Простота регулятора.

Недостатки:

1. Необходимо сравнительно точно измерять возмущающие воздействия, что не всегда может быть выполнено, так как возмущающие силы обычно не поддаются точному измерению.

2. Реализация регулятора в общем случае невозможна, так как в передаточной функции Wp(p)=1/Wor(p) порядок числителя, как правило, выше порядка знаменателя.

3. Регулирование по возмущению может быть использовано лишь для объектов устойчивых.

4. Компенсируется только измеренное возмущение.

5. Приборы для измерения возмущений сложные и дорогие.

Такие системы применяются в тех случаях, когда не требуется высокая точность выполнения алгоритма функционирования объекта.

Пример. Проведем анализ установившегося режима работы генератора постоянного тока с компенсирующей обмоткой ОВ₂.

При условии компенсируется влияние I_н.

4. Комбинированный принцип управления.

Если , ,то Y(p)=R(p).

Здесь одновременно используются как принцип регулирования по отклонению, так и по возмущению.

Такая структура обеспечивает наибольшие возможности в отношении получения заданной точности регулирования. Так как регулирование производится по отклонению, то возможно регулирование объектов с любыми динамическими свойствами, а наличие дополнительных связей по возмущению и входному воздействию позволяет добиться высокой точности регулирования без существенного усложнения замкнутого контура регулирования.

Если Wkr(p), Wp(p) и Wkf(p) выбрать так, чтобы Wз_(p)=0, а W_зr(p)=1, то =0 во всех режимах работы, т.е. комбинированная система в основном будет работать, как система регулирования по возмущению, а на долю связи по отклонению останется лишь компенсация всех неучтённых возмущений, приводящих к изменению регулируемой величины. Так как эти возмущения имеют обычно 2-й порядок малости, то высоких требований к регулятору Wp(p) можно не предъявлять. Однако на практике введение связи по возмущению  используется редко, так как возмущение трудно измерить, а в некоторых системах влияние возмущения  бывает мало и его не учитывают (например, в большинстве следящих приводов, особенно быстродействующих). В системах стабилизации (r(t)=const) применение дополнительных связей от входного воздействия обычно не используют.

Достоинства:

1. Наличие ООС делает систему менее чувствительной к изменению параметров регулируемого объекта;

2. Добавление канала, чувствительного к заданию или к возмущению, не влияет на устойчивость контура с ООС.

Недостатки:

1. Каналы, чувствительные к заданию или к возмущению, обычно содержат дифференцирующие звенья. Их практическая реализация затруднена.

2. Не все объекты допускают форсирование.

Статические и астатические САУ.

.

Теорема о предельном (конечном) значении функции.

Пусть непрерывная функция h(t) имеет предел, тогда справедливо равенство: .

Если - ошибка системы, а y_эm(t) – эталонная (безошибочная) выходная функция, то статическая ошибка системы

.

Передаточная функция по отклонению

Система регулирования называется статической по отношению к управляющему воздействию, если при воздействии стремящемся к установившемуся постоянному значению, ошибка регулируемой функции также стремится к постоянному значению, зависящему от величины воздействия.

Критерием того, что система статическая, является выражение

, где Wзε(p) – передаточная функция замкнутой системы по отклонению.

Автоматическая система называется астатической по отношению к управляющему воздействию, если при воздействии стремящемся к некоторому установившемуся постоянному значению отклонение регулируемой функции стремится к нулю вне зависимости от величины воздействия.

Одна и та же система может быть статической по отношению к возмущающему воздействию и астатической по отношению к управляющему воздействию.

Признаком астатической системы по каналу управления является наличие нулевых полюсов в передаточной функции прямого канала системы; признаком астатической системы по каналу возмущения является наличие нулевых полюсов передаточной функции регулятора.

Астатические системы могут быть I–го и более высокого порядков. На практике находят применение астатические системы 1-3 порядков.

В передаточной функции разомкнутой системы с астатизмом I–го порядка по каналу управления имеется 1 нулевой полюс .

В системе регулирования с астатизмом второго порядка

то есть имеется два нулевых полюса в передаточной функции разомкнутой системы:

Наличие двух нулевых полюсов приводит к тому, что система становится структурно-неустойчивой, и для её стабилизации обязательно применение корректирующих устройств. Вместе с тем ясно, что скоростная ошибка такой системы равна нулю.

Порядок астатизма автоматической системы при введении корректирующих устройств может измениться, например статическая система может приобрести свойства астатической и наоборот.

Поэтому при проектировании автоматических систем выбор статической или астатической системы определяется конструктивными особенностями системы, свойствами объекта регулирования и его регулирующего органа, возможностями проектируемой системы и требованиями, предъявляемыми к ней.

Статизм регулирования - статическая ошибка от действия номинального возмущения, выраженная в % относительно значения выходной функции при отсутствии возмущения либо номинальном возмущении или относительно _ном.

Рис. 1.

К статическим регуляторам принято относить такие, у которых от действия ступенчатого сигнала на входе выходной сигнал асимптотически устанавливается на уровне некоторой конечной величины.

У астатических регуляторов от действия ступенчатого сигнала на входе происходит линейное или нелинейное нарастание сигнала на выходе без ограничения по уровню.