Контрольные вопросы

1. Какие показатели качества характеризуют быстродействие системы?

2. Почему для электронных систем, имеющих малую инерционность, необходимо ограничивать колебательность?

3. По каким характеристикам определяются запасы устойчивости системы?

4. Как и по каким характеристикам оценивается колебательность системы?

5. Как по виду передаточной функции системы в разомкнутом состоянии определить порядок её астатизма?

6. В чем заключается метод коэффициентов ошибок?

7. Что характеризует шумовая полоса системы и как она определяется?

2.8. Методы улучшения систем автоматического управления

2.8.1. Методы повышения точности по регулярному входному воздействию

Для повышения точностисистемы следует:

• повыситьпорядок астатизма.Статические ошибки астатических системвсегда равны нулю.Для астатической системы второго порядка и ошибка по скоростивходного воздействияравна нулю.

Повысить порядок астатизма это значит увеличить число интегрирующих звеньев передаточной функции системы в разомкнутом состоянии. Но повышение порядка астатизма всегда ухудшает свойства динамики системы и, следовательно, требует применения тех или иных методов её коррекции.

В качестве примера для повышения устойчивости можно использовать усилительное звено, параллельное вводимому интегрирующему звену. В этом случае передаточная функция результирующего звена имеет вид .

Следовательно, в результате к интегрирующему звену в прямой цепи добавилось форсирующее звено, наличие которого улучшает свойства устойчивости систем.;

• увеличить коэффициент усиления kсистемы в разомкнутом состоянии. С увеличением коэффициентаk уменьшаются ошибки для всех рассмотренных выше типов систем и для всех пробных регулярных воздействий. Но иувеличение коэффициента усиления ухудшает свойства устойчивости системы.

2. Методы улучшения динамических характеристик Параллельные устройства коррекции

В простейших случаях для улучшения динамических характеристик систем применяют два типа параллельных устройств коррекции:

1. Параллельное по отношению к заданномуэлементу системывключениекорректирующей цепи.Примером такой коррекции может служить описанное в разделе 2.8.1 включение усилительного звена параллельно интегрирующему звену для повышения устойчивости системы.

2. Охват наиболее инерционного элемента системы отрицательной обратной связью для улучшения динамических характеристик всей системы. Такой вид коррекции называетсяместной обратной связью.

Обычно тип и параметры местной обратной связи выбираю так, чтобы уменьшить инерционность охватываемого элемента и тем самымповысить устойчивость всей системы. В зависимости от структуры охватываемого элемента применяют два типа местных обратных связей.

• Жесткая обратная связьприменяется для охвата элементатипа инерционного звена(рис. 2.34).

Передаточная функция жесткой обратной связи имеет вид:

, (2.94)

т.е. обратная связьосуществляетсяпо выходной величине.

Пусть в простейшем случае охватываемым элементом является инерционное звено. Заданы его параметры kиT. Требуется найти такое значение коэффициента усиления цепижесткой обратной связи k_ос, при котором уменьшится инерционность всего соединения. А для этого необходимо уменьшить постоянную времениT охватываемого звена.

Эквивалентная передаточная функция соединения определяется по формуле (2.47)

Таким образом, результирующее звено осталось инерционным, изменились только его параметры. Но появилась возможность уменьшить постоянную времени T_э, увеличивая коэффициентk_ос. При этом уменьшается и коэффициентk_э, но это его уменьшение, если требуется, нетрудно компенсировать.

• Гибкая обратная связь применяется для охвата элемента типа реального интегрирующего звена(рис. 2.35). Такие элементы чаще всего являются математическими моделями двигателей разного типа.

Передаточная функция гибкой обратной связи

, (2.95)

т.е. обратная связьосуществляется в рассматриваемом случаепо скорости выходной величины.

Как и в предыдущем случае, передаточная функция охватываемого элемента и ее параметры kиTзаданы. Требуется найти такое значение k_оскоэффициента усиления цепи обратной связи, при котором уменьшится инерционность всего соединения. Для этого необходимо уменьшить постоянную времениT охватываемого звена.

Используя формулу (2.47),получим

Таким образом, и в этом случае структура результирующего звена осталась прежней, т. е. оно по-прежнему описывается как реальное интегрирующее звено, изменились только его параметры.

Увеличивая коэффициент k_ос, можноуменьшить постоянную времени T_эи, следовательно, уменьшить инерционность результирующего звена.