4.4. Синтез корректирующих устройств

4.4.1. Схемы включения и классификация корректирующих устройств

Корректирующим устройством, в общем случае, называется дополни­тельная часть системы, вводимая для улучшения ее динамических свойств.

Существует три способа включения корректирующих устройств в ос­новную систему:

- последовательно в прямой канал передачи (рис. 4.36, а);

- в виде положительной или обратной связи, охватывающей часть элементов прямого канала (рис. 4.36, б);

- в виде параллельной прямой связи, включаемой параллельно уча­стку прямого канала (рис. 4.36, в).

В соответствии со способом включения корректирующего устройства называются последовательными, параллельными обратными и параллель­ными прямыми.

В соответствии с физической природой сигналов в системе управле­ния корректирующие устройства могут быть механическими, гидравличе­скими, пневматическими, электрическими, электронными и, как разновид­ность электронных, программными, реализованными на интегральных схе­мах или микроконтроллерах.

Наконец, корректирующие устройства могут быть пассивными и ак­тивными в зависимости от того, использует ли корректирующее устройство энергию внешнего источника или не использует. Примерами пассивных корректирующих устройств являются электрические четырехполюсники, компонентами которых служат резисторы и конденсаторы. Примером ак­тивных корректирующих устройств являются операционные усилители и программно реализуемые корректирующие алгоритмы.

4.4.2. Определение передаточной функции последовательного корректирующего звена

Если известны передаточные функции cкорректированной разомкну­той системы (W_ск(s)) и некорректированной системы (W_нк(s)), то передаточ­ная функция корректирующего устройства определяется просто как

.

Если желаемая передаточная функция неизвестна, и синтез корректирующего устройства выполняется совместно с синтезом желаемой ЛАЧХ, то определить ЛАЧХ корректирующего устройства можно графически (рис. 4.37)

L_ку() = L_ж() – L_нк(),

соблюдая условие получения наиболее простой реализуемой характери­стики и передаточной функции корректирующего устройства.

Согласно определенной ЛАЧХ корректирующего устройства L_ку на рис. 4.37 передаточная функция

,

где k определяется по L_ку() на частоте  = 1с^1.

4.4.3. Определение передаточной функции корректирующего устройства в виде отрицательной местной обратной связи

Часто корректирующие устройства, включаемые в цепь обратной связи части некорректируемой системы, называют параллельными, подчер­кивая их отличие от последовательных корректирующих устройств.

Параллельными корректирующими звеньями охватывают, как пра­вило, звенья исходной системы, имеющие большие коэффициенты усиле­ния и частично нелинейные характеристики. Включение параллельного корректирующего устройства сглаживает нелинейность характеристик и повышает степень стабильности контура.

Обозначим черезW_охв(s) передаточную функцию звеньев, охваченных местной обратной связью и через W_но(s) передаточную функцию остальных звеньев системы (рис. 4.38).

Тогда передаточная функция разомкнутого контура

(4.13) Принимая равенство W_ж(s) = W(s), получим

(4.14)

Если принять во внимание соображение, высказанное выше, о свойствах звеньев, охваченных местной обратной связью, т. е. / W_охв(j)W_ку(j)/ >> 1, что практически выполняется, то передаточная функция корректирующего устройства может быть принята равной

. (4.15)

Если формирование W_ж(s) выполняется графически с помощью желаемой ЛАЧХ, то определение передаточной функции корректирующего устройства проще выполнить также графически через ЛАЧХ (рис. 4.37).

L_ку() = L_но() – L_ж(),