1.2.3. Управление по возмущению

При исследовании управления по возмущению будем считать, что все возмущающие воздействия на объект являются контролируемыми (имеются соответствующие датчики, которые способны измерить величину возмущения). Структурная схема реализации принципа разомкнутого управления по возмущению (рис. 1.1б) с учетом нулевого сигнала задания и приведения возмущающего воздействия на вход ОУ (одинаковость свойств по каналам возмущения и задания) представлена на рис. 1.3. Здесь учтено, что управляющий сигнал должен компенсировать возмущение и для этого поступать на входной порт сумматора другого знака. ДУ динамики регулятора имеет для случая безынерционного регулятора вид

, (1.10а)

а для инерционного регулятора вид

, (1.10б)

Рис. 1.3. Структурная схема реализации принципа управления по возмущению

Уравнения (1.10) должны решаться совместно с уравнением (1.1а) ОУ. Анализируя данную систему уравнений можно, не решая ее, сделать следующие выводы:

1. Вынужденное движение системы (величина остаточного статического отклонения) определяется выражением

. (1.11)

При этом выбор величины коэффициента усиления регулятора позволяет в принципе добиться полной компенсации возмущения, т.е. получить нулевое статическое отклонение – создать астатическую систему.

2. Характер свободного движения объекта, снабженного регулятором, и объекта без регулятора не отличаются, поскольку наличие управления в разомкнутой системе не меняет вид правой части ДУ ОУ. Поэтому колебаний в системе не возникает. Постоянная времени процесса будет определяться как . Именно поэтому становится невозможным управление неустойчивым объектом при использовании этого принципа в чистом виде (собственное движение системы в случае неустойчивого объекта управления не затухает, а расходится).

3. Отличия в переходном процессе ОУ, снабженного регулятором, по сравнению со случаем ОУ без регулятора заключаются в том, при недостаточном быстродействии (избыточной инерционности) регулятора переходной процесс в системе может изменить монотонный характер на апериодический – на графике зависимости появится экстремум.

1.3. Выполнение работы

1. Исследование принципа управления по отклонению.

а. Составить структурную схему регулирования по отклонению. Объект устойчивый. Параметры объекта выбираются по правилу:

Регулятор пропорциональный − выбрать вначале безынерционный, а затем инерционный.

б. Рассчитать коэффициент усиления регулятора, чтобы остаточное (статическое) отклонение было равно 0.02n.

в. Рассчитайте период колебаний в переходном процессе, учитывая, что постоянная времени регулятора должна быть вдвое меньше времени разгона объекта. Для расчета следует использовать формулу:

(Письменно в отчете вывести эту формулу).

г. Провести проверку, выполнив моделирование в пакете Simulink. Результаты моделирования переходного процесса отобразить графически.

д. Выяснить каким должен быть коэффициент усиления регулятора для того, чтобы обеспечить ту же величину статического отклонения в системе с неустойчивым объектом (коэффициент самовыравнивания меняет знак на противоположный) и проверить моделированием.