Последовательные корректирующие устройства

Последовательными называется корректирующие устройства, включаемые в главный контур системы регулирования последовательно с остальными звеньями системы.

В последовательном корректирующем устройстве могут быть местные параллельные обратные связи.

Последовательные корректирующие устройства служат для преобразования сигналов, пропорциональных отклонению регулируемой величины таким образом, что на выходе корректирующего устройства получается сигнал, пропорциональный отклонению регулируемой величины, а также сигналы, пропорциональные производным и интегралам от отклонения.

В общем случае выходная величина идеализированного последовательного корректирующего устройства

равна сумме величин: пропорциональной входному сигналу, производной от входного сигнала и интегралу от входного сигнала.

В частных случаях корректирующее устройство может вводить в систему только производную первого и более высоких порядков или только интеграл с одинарным или двойным интегрированием.

Выясним влияние на динамические свойства систем автоматического регулирования производных и интегралов, вводимых в закон регулирования при помощи последовательных корректирующих устройств.

Введение в закон регулирования интеграла.

Рассмотрим одноконтурную систему автоматического регулирования, в которую включено последовательное корректирующее устройство, вводящее в закон регулирования величину, пропорциональную интегралу от отклонения регулируемой величины.

Пусть передаточная функция системы представлена без последовательного корректирующего устройство 𝑊(p).

При включении последовательно с системой корректирующего устройства с интегрирующим звеном в систему будет подаваться сумма отклонения регулируемой величины х1 и величины, пропорциональной ее интегралу.

В операторной форме эта сумма имеет вид

Передаточная функция системы с интегрирующим устройством

Уравнение амплитудно-фазовой характеристики системы и интегрирующим устройством

Рис. 11.4. Введение в закон регулирования интеграла

Переходя к показательной форме, получим

Из выражения (11.24) следует, что при введении в закон регулирования интеграла к векторам 𝑊(𝑗𝜔) амплитудно-фазовой характеристики системы без корректирующего устройства добавляются векторы 𝑊(𝑗𝜔), повернутые относительно первых в отрицательном направлении (по часовой стрелке) на 90° (рис. 11.4).

Введение дополнительного воздействия по интегралу приводит к увеличению коэффициента усиления системы, что видно из рис. 11.4, и ее быстродействия, а также к снижению степени устойчивости системы.

В то же время введение воздействия по интегралу приводит к увеличению статической точности в установившемся режиме. Это становится очевидным на основании следующих рассуждений.

Передаточная функция замкнутой системы без корректирующего устройства

Предположим, что статическая система, для которой погрешность регулирования в установившемся режиме равна постоянной величине и действительное значение регулируемой величины отличается от заданного на эту постоянную величину. Введем в систему дополнительное воздействие по интегралу. Тогда передаточная функция скорректированной системы

В установившемся режиме при 𝑝 → 0, → 1, т.е. в этом случае действительное значение регулируемой величины равно заданному. Погрешность регулирования равно нулю. Поэтому последовательное корректирующее устройство с воздействием по интегралу вводится в тех случаях, когда необходимо увеличить статическую точность системы.

Достоинством последовательных корректирующих устройств являются простата и дешевизна, так как в большинстве случаев они могут быть выполнены из пассивных четырехполюсников, содержащих емкости и активные сопротивления.

Недостатками последовательных корректирующих устройств являются:

– высокая чувствительность к изменению параметров остальных звеньев системы, что выдвигает повышенные требования к стабильности параметров звеньев;

– высокая чувствительность к помехам, накладывающимся на основной сигнал.

Последовательные корректирующие устройства применяются главным образом в маломощных устойчивых системах для улучшения качества переходных процессов, а также в системах автоматического регулирования сложных технологических объектов, в которых конструктивно нельзя применить параллельные корректирующие устройства