Вопросы и задания

1. Какие элементы входят в САУ курсом судна и какие их передаточные функции ?

2. Зачем элементы рулевого привода дважды охвачены жесткими обратными связями ?

3. Как исследовать на устойчивость САУ курсом судна ?

4. Как обеспечить устойчивость САУ курсом судна в любых условиях его эксплуатации ? Каковы ошибки удержания судна на заданном курсе ?

1.22. Сущность процесса синтеза САУ.

Частотный метод синтеза линейных САУ

Синтез САУ представляет собой процедуры определения вида и характеристик корректирующего устройства или регулятора, с помощью которых система с исходным набором звеньев и их характеристик при заданных внешних задающих и возмущающих воздействиях работает с заданным качеством.

Методы синтеза классифицируются по критериям (показателям качества), используемых при синтезе, характеристиками входных сигналов, структурой исходной схемы и алгоритм решения задачи синтеза.

Синтез КУ следящих систем производится частотным методом с использованием ЛАЧХ по обобщенной структурной схеме САУ, приведенной на рис.1.77.

Исходные данные для синтеза:

1. Передаточная функция W_Н(p) неизменяемой части САУ.

2. Показателями качества (критериями синтеза) являются:

- максимальная ошибка регулирования ε_тв следящем режиме;

- показатель колебательности М.

Ошибка регулирования ε_тявляется прямым показателем качества, а показатель колебательностиМ– косвенным. ЗнаяМ, можно по рис.1.47 найти перерегулированиеσ.

3. Характеристиками входного сигнала являются: максимальные скорость и ускорениеего изменения.

Этапы синтеза:

1. Строится ЛАЧХ неизменяемой части системы L_Н, например, вида, изображенного на рис.1.78.

2. Строится желаемая ЛАЧХ L_Жсинтезированной САУ (рис.23.2). Желаемая ЛАЧХL_Жсостоит из четырех участков: низкочастотного (НЧ), среднечастотного (СЧ), высокочастотного (ВЧ) и сверхвысокочастотного (СВЧ).

Построение НЧ участка.ФормаL_Жна НЧ участке определяется требованием точностиε_тс учетом параметровивходного сигнала. Участок состоит из двух отрезков, исходящих из контрольной точкиКс координатамиω_КиL_K, с наклонами–1и–2. Сначала определяется базовая частота

.)

Затем рассчитываются координаты контрольной точки К:

Ниже отмеченных прямых находится запретная область. Если L_Hпроходит через запретную область, то заданная точностьε_тв следящем режиме не будет обеспечена и, поэтому, необходимо вводить корректирующее устройствоКУ.

Построение СЧ участка.ФормаL_Жна CЧ участке определяется требованием обеспечения заданного показателя колебательностиМс учетом параметровивходного сигнала. СЧ участок состоит из одного отрезка с наклоном–1. Границы отрезка по оси частот определяются двумя частотами сопряжения_икоторые определяются через постоянные времени

В диапазоне частот СЧ участка проверяется то, чтобы резонансный выброс ЛАЧХ L_Нне заходил в запретную область.

Построение ВЧ участка.ВЧ участок влияет только на показатель колебательностиМ, располагается в диапазоне частот отдо граничной_ГР, равной_ГР40₀, и должен состоять из одного отрезка с наклоном-2. Однако с целью получения наиболее простой схемы корректирующего устройстваКУдопускается введение на ВЧ участке дополнительных изломов с последующим пересчетом частоты. Упрощение схемыКУдостигается при условии, что в диапазоне частот отдо_ГРжелаемая ЛАЧХL_Жбудет повторять все изломы ЛАЧХL_Н. В нашем примере нужно повторить излом на частоте₂с одновременным пересчетом постоянной времени и частоты сопряжения правого конца СЧ участка:

Построение СВЧ участка.СВЧ участок располагается правее частоты_ГР. Он не влияет ни на один показатель качества и его форма определяется только требованиями получения наиболее простой схемы корректирующего устройстваКУ. Упрощение схемыКУдостигается при условии, что желаемая ЛАЧХL_Жбудет повторять все наклоны ЛАЧХL_Н.

3. По ЛАЧХ L_Жвосстанавливается желаемая передаточная функция САУ. Так для приведенной на рис.23.2 ЛАЧХL_Жпередаточная функция будет

При известной передаточной функции W_H(р) неизменяемой части передаточная функция КУ находится из выражения