7.3. Общая характеристика задач синтеза сар

Под синтезом САР понимается задача выбора и расчета параметров специальных корректирующих устройств, обеспечивающих заданное статические и динамические характеристики САУ. При этом предполагается, что основные функциональные элементы выбраны, объект регулирования задан. Для многих систем задача синтеза сводится к выбору регулятора с требуемыми характеристиками, обеспечивающего заданный закон регулирования. Следовательно, при синтезе по требуемым статическим и динамическим показателям определяют структурную схему САР, обеспечивающую или улучшающую эти показатели. Решение задач синтеза не однозначное, т.к. одни и те же показатели качества можно удовлетворить различным путями.

Задача синтеза САР упрощается, если задана её определенная неизменяемая часть вместе с объектом регулирования. В этом случае задача синтеза сводится к выбору дополнительных корректирующих устройств, т.е. к их синтезу. Следовательно, коррекциейСАР называют осуществление специальных мер, делающих систему устойчивой и улучшающих качество её работы.

Существуют различные методы синтеза. Достаточно эффективными являются частотные методы, особенно использующие логарифмические частотные характеристики.

Коррекция осуществляется с помощью введения в систему специальных корректирующих звеньев с особо подобранной передаточной функцией. Принципиально корректирующие звенья могут включаться либо последовательно, либо параллельно с основными звеньями САР. Таким образом, по способу включения в систему различаютпараллельныеипоследовательныекорректирующие звенья (рис.7.4).

7.4. Параллельные корректирующие звенья – обратные связи

При параллельной коррекции динамические свойства звеньев и САР могут быть улучшены с помощью дополнительных обратных связей вокруг отдельных частей системы с передаточной функцией . В этом случае передаточная функция изменится

Корректирующие обратные связи могут быть отрицательные и положительные, жесткие и гибкие. Жесткая обратная связь осуществляется статическим звеном, передаточная функция которой в установившемся режиме . Следовательно, гибкая обратная связь действует только в динамике (этим определяется её наименование).

Жесткие корректирующие обратные связи

Рассмотрим вначале действие идеальной жесткой обратной связис передаточной функцией

Пусть это обратная связь охватывает простое статическое звенопервого порядка (инерционное звено) с передаточной функцией

В результате такой коррекции передаточная функция звена примет вид

где коэффициент передачи скорректированного звена;

постоянная времени скорректированного звена.

Таким образом, охват статического звена жесткой обратной связью изменяет его постоянную времени и коэффициент усиления: т.е. уменьшает их при отрицательной обратной связи и увеличивает при положительной

обратной связи.

В качестве корректирующей обратной связи применяется в основном отрицательная обратная связь, уменьшающая инерционность звена. Кроме того, отрицательная обратная связь имеет и другие достоинства:

а) уменьшает нелинейность статической характеристики звена, нестабильность его параметров во времени;

б) При наличии шумов (помех) на входе или внутри звена уменьшает уровень шумов на выходе.

Влияние положительной обратной связи противоположно в отношении всех факторов.

Инерционное звено второго порядка - колебательное звено с передаточной функцией

При охвате жесткой обратной связью получаем следующую передаточную функцию

где

При этом коэффициент, определяющий колебательность данного звена (коэффициент затухания), определится

т.е. при отрицательной обратной связи этот коэффициент снижается, что приводит к увеличению его колебательности. Если , то это полезно. В случае же– нежелательно.