30. Синтез линейных систем автоматического регулироования, Желаемые лачх системы автоматического управления. Желаемые лачх системы автоматического управления

Любая система автоматического управления должна, во-первых, обеспечить точное воспроизведение выходной переменной входного сигнала (задача воспроизведения) и, во-вторых, максимально ослабить влияние возмущений на регулируемую переменную (задача подавления возмущений).

Если предельно идеализировать задачу, то первая её часть требует, чтобы система автоматического управления обладала по сигналу задания передаточной функцией, тождественно равной единице:

.

В этом случае выходной сигнал мгновенно и абсолютно точно воспроизводит входной сигнал. Например, при единичном скачке входного сигнала выходной сигнал также изменится скачком мгновенно и без всякого запаздывания.

Такой идеальной системе соответствует безынерционное звено, ЛАЧХ которого имеет равномерное усиление во всей полосе частот (рис. 10.3 б).

Рис. 10.3. Структурная схема (а), идеальные (б, в) и возможные реальные (г, д) ЛАЧХ системы регулирования по заданию (б, г) и возмущению (в, д)

В реальности из-за наличия инерционностей в звеньях прямого канала системы регулирования на амплитудной характеристике полоса равномерного пропускания ограничена справа частотой , а кривая переходной функции имеет не идеально крутой, а пологий передний фронт. Естественно, на практике к идеалу лишь приближаются, учитывая назначение, опыт проектирования и эксплуатации систем такого же типа или близких к нему. Стремясь, как правило, добиться наибольшего возможного быстродействия при минимальной колебательности, вводят понятие желаемой ЛАЧХ, на которой задают предполагаемые и предпочтительные величины частоты среза и запаса устойчивости, например, по фазе .

На практике часто пользуются понятием желаемой ЛАЧХ системы регулирования. Однозначно для всех возможных случаев её задать нельзя.

Чаще всего на желаемой характеристике задают – частоту среза системы как меру её быстродействия; – запас устойчивости по фазе, характеризующий степень колебательности системы; порядок астатизма как способ достижения высокой точности в статике.

Желаемая частотная характеристика даёт приближенные ответы параметров, которые нам необходимы для получения нужной нам ЛАЧХ.

Синтез линейных систем автоматического регулирования

Синтезом системы автоматического регулирования называется выбор структурной схемы и значений параметров её отдельных звеньев, обеспечивающих заданную точность в установившемся режиме и характер переходного процесса, удовлетворяющий заданным показателям качества.

При синтезе систем автоматического регулирования всегда имеются серьёзные ограничения в выборе структуры системы и параметров отдельных звеньев. Заданными, не подлежащими изменению, обычно являются характеристики регулируемого объекта. Полностью или частично ограничен выбор элементов, входящих в систему (исполнительных элементов, усилителей, датчиков и др.). Система автоматического регулирования может быть разбита на неизменяемую и изменяемую части, причём изменяемой частью оказывается корректирующие устройства.

Практически синтез систем автоматического регулирования сводится к выбору общего коэффициента усиления системы для обеспечения заданной точности в установившемся режиме и к синтезу корректирующих устройств для обеспечения заданных показателей качества переходного процесса.