Оценка качества сау по логарифмическим характеристикам

Для оценки качества системы автоматического управления используются и логарифмические частотные характеристики системы. Логарифмические частотные характеристики показаны на рис. 50: L()– логарифмическая амплитудная характеристика,()– логарифмическая фазовая характеристика. На характеристиках можно выделить две характерные частоты:– частоту среза системы,– частоту фазового угла, равного- (или-180 град).

Характер процесса в системе определяется среднечастотным участком ЛАХ, примыкающим к частоте среза системы. Плавный апериодический процесс без перерегулирования будет обеспечен в том случае, когда наклон ЛАХ в пределах не менее0,6 дек относительно частоты срезаравен-20 дБ/дек.В остальных случаях переходный процесс в системе будет колебательным с большей или меньшей величиной перерегулирования в зависимости от степени устойчивости системы.

Степень устойчивости системы характеризуют показатели, определяемые по логарифмическим характеристикам и называемые запасом устойчивости системы. Различают запас устойчивости по фазе_зизапас устойчивости по амплитуде L_з. Запас устойчивости по фазе определяется через фазовый угол системы на частоте среза_с:

.

Чтобы система обладала достаточным качеством, запас устойчивости по фазе должен быть не менее 20^о – 50^о.

Запас устойчивости по амплитуде определяется как ордината ЛАХ на частоте фазового угла, равного -:

.

От величины запаса по амплитуде зависит величина перерегулирования в системе автоматического управления.

Перерегулирование будет тем больше, чем меньше запас устойчивости по амплитуде. Связь между величиной перерегулирования и запасом устойчивости по амплитуде характеризуется графиком, изображенным на рис. 51. При запасе ус-тойчивости по амплитуде менее-10 дБперерегулирование в системе может превысить 40 %. Для обеспечения перерегулирования в системе не более 20 % запас по амплитуде должен быть не менее-15 ∂Б.

Частота среза системы определяет её быстродействие. Чем выше частота среза, тем меньше длительность переходного процесса в системе. Для системы удовлетворительного качества в первом приближении длительность t_п переходного процесса связана с частотой среза системы следующей зависимостью:

.

Постановка задачи синтеза системы

Инженерная задача конструирования системы автоматического управления, обеспечивающей требуемые показатели качества процесса управления (быстродействие, точность, характер процесса), является задачей синтеза. При синтезе системы автоматического управления необходимо определить ее структуру и параметры исходя из требуемых качественных характеристик управляемого процесса. Задача синтеза, как и большинство инженерных задач, многовариантна и носит эвристический характер. Для решения задачи синтеза САУ в широком смысле этого слова невозможно создать законченные алгоритмы, обеспечивающие решение.

В теории автоматического управления задача синтеза понимается уже и сводится к задаче выбора параметров системы и определения необходимых структурных изменений некоторой имеющейся системы, направленных на обеспечение требуемого качества системы. Задача выбора параметров системы с целью обеспечения необходимого качества рассматривается как задача параметрического синтезасистемы. В том случае, когда решается задача определения необходимых структурных изменений системы для обеспечения её заданного качества, говорят оструктурном синтезе системы.

При решении задачи структурного синтеза структурные изменения системы достигаются введением в систему некоторых дополнительных элементов, называемых корректирующими звеньями. Вид корректирующего звена и его параметры выбираются таким образом, чтобы качественные показатели системы после введения в нее корректирующего звена улучшились и достигли заданных значений. К структурному синтезу приходится прибегать в том случае, когда никакие изменения параметров системы не дают желаемого результата.

При решении задачи синтеза обобщённую структуру системы автоматического управления следует рассматривать в виде, представленном на рис. 52, где УУ – устройство управления, Об – объект управления. Параметры объекта Об обусловлены свойствами объекта управления и изменению не подлежат.

Возможность изменения параметров или структуры существует только для устройства управления УУ. Используя различные методы теории управления, в процессе решения задачи синтеза определяют требования к структуре и параметрам устройства управления. Если, например, для управления используется серийный промышленный регулятор, то при управлении конкретным объектом регулятор должен быть настроен на этот объект.

При настройке регулятора определяются и устанавливаются такие его параметры, при которых обеспечивается требуемое качество системы автоматического управления. Решается вопрос о требуемых параметрах настройки регулятора с использованием методов синтеза системы автоматического управления. Задача синтеза – обеспечение такой структуры и параметров системы автоматического управления, при которых обеспечивается требуемое качество процессов в системе.