Шпоры / шпоры тау / 2006дистанционники / Lekcii / Lekcija №18

Синтез систем автоматического управления

СИНТЕЗ САУ – выбор структуры и параметров САУ, начальных условий и входных воздействий в соответствии с требуемыми показателями качества и условиями функционирования.

Проектирование САУ предполагает выполнение следующих этапов:

1. Исследование объекта регулирования: составление математической модели, определение параметров, характеристик и условий работы объекта.

2. Формулирование требований к САР.

3. Выбор принципа управления, структуры и первоначальной схемы системы.

4. Выбор элементов схемы регулирования с учетом статических, динамических, энергетических, эксплуатационных и др. требований.

5. Определение законов регулирования и расчет корректирующих устройств, обеспечивающих заданные требования.

6. Уточнение структурной схемы системы регулирования, выбора и расчета ее элементов и параметров.

7. Экспериментальное исследование системы регулирования (или отдельных ее частей) в лабораторных условиях и внесение соответствующих исправлений в ее схему и конструкцию.

8. Проектирование и производство системы регулирования.

9. Наладка системы в реальных условиях работы (опытная эксплуатация).

Проектирование САУ начинают с выбора объекта управления и основных функциональных элементов (усилителей, исполнительных устройств и др.), то есть разрабатывают силовую часть системы.

Заданные статические и динамические характеристики системы обеспечиваются соответствующим выбором структуры и параметров силовой части, специальных корректирующих устройств и всей САУ в целом.

Назначение корректирующих устройств: обеспечить требуемую точность работы системы и получить приемлемый характер переходного процесса.

Корректирующие звенья вводятся в систему различными способами: последовательно, местная ООС, прямое параллельное включение, внешние (вне контура регулирования) корректирующие устройства, охват всей САУ стабилизирующей ООС, неединичная главная обратная связь.

Типы электрических корректирующих устройств постоянного тока: активные и пассивные четырехполюсники постоянного тока, дифференцирующие трансформаторы, тахогенераторы постоянного тока, тахометрические мосты и др.

По назначению корректирующие устройства классифицируются:

1. СТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ – обеспечивать устойчивость САУ и улучшать их статические и динамические характеристики.

2. КОМПЕНСИРУЮЩИЕ – уменьшать статические и динамические ошибки при построении САУ по комбинированному принципу.

3. ФИЛЬТРУЮЩИЕ – повышение помехозащищенности систем, например фильтрация высших гармоник при демодуляции сигнала прямого канала.

4. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ – для придания системе особых свойств, позволяющих улучшить показатели качества системы.

САУ могут быть построены по следующим структурным схемам:

1. С последовательной корректирующей цепью.

Усилитель У должен иметь большое входное сопротивление, чтобы не шунтировать выход корректирующей цепи.

Применяется в случае медленно изменяющихся входных воздействиях, так как при больших рассогласованиях происходит насыщение в реальных нелинейных элементах, частота среза уходит влево и система медленно выходит из состояния насыщения.

Рис.1.

Последовательная коррекция часто используется в статических системах либо для стабилизации контура с корректирующей обратной связью.

- уменьшается.

2. Со встречно–параллельной корректирующей цепью.

Рис.2.

поступает на вход как разность и глубокого насыщения не наступает.

3. С последовательно–параллельной корректирующей цепью.

Рис.3.

4. С комбинированными корректирующими цепями.

Расчет линейных непрерывных САУ по заданной точности в установившемся режиме работы

Одно из основных требований, которым должна удовлетворять САУ, заключается в обеспечении необходимой точности воспроизведения задающего (управляющего) сигнала в установившемся режиме работы.

Пусть структурная схема САР приведена к виду

Тогда в квазиустановившемся режиме работы САР рассогласование представимо в виде сходящегося ряда

,

где выполняют роль весовых констант.

Очевидно, что такой процесс может иметь место только в том случае, если –медленно меняющаяся и достаточно плавная функция.

Если представить передаточную функцию разомкнутой системы в виде

,

то при r=0

при r=1

при r=2

при r=3

1. Расчет установившегося режима работы САР по заданным коэффициентам рассогласования (ошибки)

Точность работы системы в установившемся режиме определяется величиной передаточного коэффициента разомкнутой системы , который определяется в зависимости от формы задания требований к точности системы.

Расчет ведется следующим образом.

1. СТАТИЧЕСКИЕ САР. Здесь задается величина коэффициента позиционной ошибки , по которому определяется : .

L,

дБ

20lgk_pc

ω, с^-1

2. АСТАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 1-го порядка.

В этом случае задан коэффициент , по которому определяется

Если заданы коэффициенты и , то , который определяет положение низкочастотной асимптоты ЛАЧХ разомкнутой системы с наклоном -20 дБ/дек, а вторая асимптота имеет наклон -40 дБ/дек при сопрягающей частоте (рис.1).

Рис.1.

3. АСТАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 2-го порядка.

По заданному коэффициенту определим k_pc:

L,

дБ

-40

ω, с^-1