Вступ

Будь-які технічні пристрої характеризуються однією або декількома фізичними величинами. Сукупність дій, що визначають характер зміни вихідних величин об'єктів, називається алгоритмом функціонування.

До основних алгоритмів функціонування САК відносяться:

- підтримка постійного значення (стабілізація) керованої змінної;

- зміна вихідної величини по заданому закону;

- зміна вихідної величини по заздалегідь невідомому закону.

У залежності від цього САК поділяють на:

- стабілізуючі системи;

- системи програмного керування;

- системи, що стежать.

У курсовому проекті розглядається синтез системи, що стежить, зі зворотним зв'язком по струму. Як метод синтезу застосовано метод зворотних логарифмічних частотних характеристик (ЗЛАФЧХ). Необхідність такого підходу зумовлена тим, що досліджувані системи можуть мати кілька місцевих зворотних зв'язків, що охоплюють одну й ту саму послідовність ланок. Це ускладнює рішення задачі синтезу шляхом використання прямих логарифмічних характеристик, тому що при цьому буде потрібне багаторазове використання номограми «замикання» і побудова додаткового числа ЛАФЧХ, пропорційного кількості місцевих зворотних зв'язків.

1. Опис системи

Цей метод не має принципових відмінностей від широко розповсюдженого методу прямих логарифмічних частотних характеристик. Разом з тим використання зворотних логарифмічних частотних характеристик (ЗЛАЧХ) у процесі синтезу дозволяє визначити прямі ЛАЧХ, а отже, і прямі передавальні функції паралельних коригувальних пристроїв, чого неможливо досягти у випадку прямих ЛАЧХ. Ця обставина збільшує наочність методу та спрощує фізичну реалізованість коригувальних пристроїв у всіх випадках забезпечення необхідних показників якості систем шляхом зміни параметрів і структури цих пристроїв.

Сутність методу ЗЛАЧХ зводиться до наступного. Нехай задана структурна схема слідкуючої системи у самому загальному виді, яка містить послідовний П(р) і паралельний Z(р) коригувальні пристрої та охоплену частину системи (рис. 1.1).

Рис. 1.1 – Схема слідкуючої системи в загальному вигляді.

Передавальні функції П(р) і Z(р) потрібно визначити в процесі синтезу. Нехай далі, для простоти бажана ЛАЧХ і ЛАЧХ скоригованої системи з достатнім ступенем точності збігаються так, що W_б(p) ≈ W_ск(p) істотному діапазоні частот. Тоді передавальна функція розімкнутої скоригованої САК:

, (1.1)

а відповідна їй зворотна передавальна функція:

(1.2)

Забезпечення необхідних динамічних властивостей (обумовлених швидкодією, помилкою, запасами стійкості) досягається шляхом введення в структурну схему системи паралельних коригувальних пристроїв, які деформують ЗЛАЧХ вихідної системи в істотному діапазоні частот ω_а < ω < ω_б (рис. 1.2). Це обумовлено тим, що вони мають ряд переваг у порівнянні з послідовними пристроями:

• зменшують вплив нелінійності головного кола;

• менш чутливі до перешкод і зміни параметрів у процесі експлуатації.

Послідовні коригувальні пристрої мають підвищену чутливість до перешкод і погіршують динаміку системи при зміні її параметрів, тому зона їхньої дії повинна бути обмежена діапазоном частот ω_а > ω; ω > ω_б, що не впливає помітно на динаміку системи в цілому.

На підставі вищевикладеного і виходячи з виразу (1.2), відзначимо,що в діапазоні частот ω_а < ω < ω_б:

, (1.3)

а отже, і:

. (1.4)

Рис. 1.2 – ЗЛАЧХ.

Через це, приблизно можна вважати, що в розглянутому діапазоні частот ЛАЧХ синтезованої системи визначається ЛАЧХ паралельного коригувального пристрою (тому що обидві частини діляться на те саме число):

(1.5)

З іншого боку, в діапазоні частот ω_а > ω; ω > ω_б:

(1.6)

Тому:

(1.7)

І, отже, у розглянутих діапазонах справедлива рівність:

(1.8)

Тому ЗЛАЧХ скоригованої системи приблизно можна представити у вигляді ламаної АВСDЕF, як це показано на рис. 1.2. суцільною лінією.

Тут ЗЛАЧХ синтезованої САК складається з тих ділянок, які обумовлені охопленою частиною (ділянки АВ і DЕF), і прямої ЛАЧХ, обумовленої паралельним коригувальним пристроєм (ділянка ВСD),які виявляються більшими за своєю ординатою. При цьому можна легко простежити за зміною при зміні типу та параметрів паралельного коригувального пристрою, ЛАЧХ якого зображується не у зворотному, а в прямому виді.

При наявності в колі сигналу помилки ε(р) структурної схеми додаткових ланок спільність методу не знижується, тому що їхні передавальні функції можуть бути включені в передавальну функцію П(р).

Неважко побачити, що в окремому випадку, коли послідовний коригувальний пристрій відсутній, тобто коли П(р) ≡ 1, порівнювати треба ординати

і . (1.9)

У цьому й полягає спрощення аналізу та синтезу слідкуючих систем методом ЗЛАЧХ, що особливо проявляється, як нижче побачимо, при синтезі багатоконтурних САК.

У тому випадку, якщо в якості вихідних даних задана принципова схема системи і параметри її основних елементів, а також вимоги до динамічних властивостей, постановка задачі може бути сформульована в такий спосіб: з метою поліпшення показників якості керування у визначені місця системи включаються пристрої, називані коригувальними.

Коригувальні пристрої можуть бути:

- послідовні;

- паралельні.

Як основний метод синтезу в курсовому проекті застосовується метод зворотних логарифмічних частотних характеристик. Сутність цього методу описана нижче.

Нехай задана структурна схема системи, що стежить, у самому загальному виді, що містить послідовний П(р) і паралельний K(p) коригувальний пристрій (КП) і незмінну частину системи A(p) (Рис. 1.1). Передатні функції П(р) і K(p) потрібно визначити в процесі синтезу.

Забезпечення необхідних динамічних властивостей досягається шляхом введення в структурну схему системи паралельних коригувальних пристроїв, що деформують ЗЛАЧХ вихідної системи в істотному діапазоні частот . Це обумовлено тим, що вони мають ряд переваг у порівнянні з послідовними пристроями: зменшують вплив нелінійностей головного кола, менш чуттєві до перешкод і зміни параметрів у процесі експлуатації.

Послідовні КП мають підвищену чутливість до перешкод і погіршують динаміку системи при зміні її параметрів.

Рисунок 1.3 – Функціональна схема слідкуючого електропривода зі

зворотніми зв’язками за струмом якоря та швидкістю

Умовні позначення, прийняті на рисунку 1.3:

(t)-задаючий сигнал,

(t)-кут повороту валу двигуна (вихідний сигнал),

СД - сельсин-датчик,

СП - сельсин-приймач,

ФЧВ - фазочутливий випрямляч,

ПППС - попередній підсилювач постійного струму,

КТП - комплектний тиристорний перетворювач,

ВД - виконавчій двигун,

Р - редуктор,

К(р) - паралельний коригувальний пристрій,

R_С - додатковий опір, який включається в схему для організації зворотнього зв’зку за струмом.\

Рисунок 1.4 - Структурна схема слідкуючого електропривода зі

зворотніми зв’язками за струмом якоря та швидкістю

Умовні позначення, прийняті на рисунку 1.4:

(р) - задаючий сигнал,

(р) - кут повороту валу двигуна (вихідний сигнал),

к_ - крутизна статичної характеристики сельсинної пари,

_ф-коефіцієнт передачі фазочутливого випрямляча,

_у - коефіцієнт підсилення ЕП,

к_- коефіцієнт противно-ЕРС,

_р- постійна розгону двигуна (механічна постійна часу двигуна),

_кз- постійна часу короткого замикання,

і - передаточне число редуктора,

К(р) - передаточна функція паралельного коригуючого пристрою,

К_т - коефіцієнт, який характеризує параметри зворотнього зв’язку зашвидкістю;

К_с - коефіцієнт, який характеризує параметри зворотнього зв’язку за струмом.

Таблиця 1.1 - Параметри вихідних даних

Постійні часу			Параметри вхідного впливу			Сумарна помилка
τр, с	τкз, с	τтп, с	βmах, град/с	βmах, град/с2	βmах, град/с3	εΣ, град			kω			nн, об/хв	і
0,3	0,73	0,0045	10	13	20	0,2	0,85	0,1	1,6		48	1190	900