- •Министерство образования и науки Республики Казахстан
- •Теория автоматического управления Лабораторный практикум
- •Содержание
- •Задание Структурная схема системы автоматического регулирования (сар) напряжения генератора постоянного тока (рисунок 1).
- •Генератор (блок 5) описывается дифференциальным уравнением
- •Исходные данные (таблица 1).
- •Оформление отчета к лабораторной работе должно удовлетворять требованиям стандарта пгу. Допускается выполнять общий от
- •1.1 Цель работы
- •1.2 Общие сведения
- •1.3 Указания к работе
- •1.4 Методический пример
- •1.5 Содержание отчета
- •2 Исследование частотных характеристик фильтра
- •2.1 Цель работы
- •2.2 Общие сведения
- •2.3 Указания к работе
- •2.4 Методический пример
- •2.5 Содержание отчета
- •3 Исследование устойчивости по критерию Михайлова
- •3.1 Цель работы
- •3.2 Общие сведения
- •3.3 Указания к работе
- •3.4 Методический пример
- •3.5 Содержание отчета
- •4 Выбор параметров регулятора методом d-разбиения
- •4.1 Цель работы
- •4.2 Общие сведения
- •4.3 Указания к работе
- •4.4 Методический пример
- •4.3 Содержание отчета
- •5 Коррекция системы методом корневого годографа
- •5.1 Цель работы
- •5.2 Общие сведения
- •5.3 Указания к работе
- •5.4 Методический пример
- •5.5 Содержание отчета
- •6 Исследование прямых оценок качества регулирования
- •6.1 Цель работы
- •6.2 Общие сведения
- •6.3 Указания к работе
- •6.4 Методический пример
- •6.5 Содержание отчета
- •7 Оценка запасов устойчивости системы регулирования
- •7.1 Цель работы
- •7.2 Общие сведения
- •7.3 Указания к работе
- •7.4 Методический пример Передаточная функция разомкнутой системы
- •7.5 Содержание отчета
- •Литература
- •Приложение а (справочное) Структурные преобразования
4 Выбор параметров регулятора методом d-разбиения
4.1 Цель работы
Целью работы является изучение методов проектирования систем с достижением заданных параметров устойчивости, в частности, метода D-разбиения по двум параметрам.
4.2 Общие сведения
Метод используется при синтезе систем для определения допустимых по условиям устойчивости пределов изменения некоторых параметров системы – обычно коэффициента усиления k или постоянной времени T регулятора.
Процесс построения в пространстве параметров системы областей с разным числом правых корней характеристического уравнения называется D-разбиением.
Областью устойчивости D(0) называют область в пространстве изменяемых параметров, каждой точке которой соответствуют только левые корни характеристического уравнения. Остальные D-области отличаются числом правых корней характеристического уравнения и обозначаются соответственно D(1) – область с одним правым полюсом, D(2) – с двумя и т.д.
Граница любой D-области является отображением мнимой оси плоскости корней, она соответствует совокупности значений параметров, при которых хотя бы один корень характеристического уравнения системы находится на мнимой оси.
Если система в пространстве всех своих параметров не имеет области устойчивости, она является структурно неустойчивой. На практике используют D-разбиение по одному параметру (результатом является отрезок на условной плоскости) и по двум параметрам (результатом является плоскость).
В случае D-разбиения по одному параметру все построения производят, изменяя значения одного параметра при постоянстве остальных. Чтобы получить плоскость, вещественный параметр искусственно делают двумерным, заменяя s = j с образованием мнимой оси, однако окончательным результатом является отрезок на действительной оси.
Подставив s = j в характеристическое уравнение системы, разрешают его относительно изменяемого параметра, находят четную (действительную) U() и нечетную (мнимую) V() функции. Изменяя частоту от 0 до плюс бесконечности, строят кривую D-разбиения и ее зеркальное отображение относительно действительной оси. Двигаясь по кривой от точки = - до точки = + , наносят штриховку слева от кривой. (Напомним, что кривая D-разбиения является отображением мнимой оси, а при движении по этой оси от -j к +j область устойчивости на плоскости корней располагается слева).
Направление штриховки указывает на область с наибольшим числом левых корней. При каждом переходе через кривую навстречу штриховке один корень характеристического уравнения становится правым, в обратном направлении – левым. Выбранную область-претендент D(0) проверяют на устойчивость с помощью любого критерия, подставив значение параметра из этой области в характеристическое уравнение. Поскольку изменяемый параметр является действительной величиной, его допустимые значения лежат на отрезке действительной оси, заключенном внутри области устойчивости D(0).
Критическим называется значение параметра системы или коэффициента характеристического уравнения, при котором система находится на границе устойчивости.
Для проверки области-претендента на устойчивость системы четвертого порядка удобен критерий Гурвица, у которого должны выполняться два условия: необходимое – все коэффициенты характеристического уравнения положительны, и достаточное – определитель третьего порядка 3 = a32 – a12a4 = a3·(a1a2 - a0a3) – a12a4 > 0.