9. Оценка качества регулирования

Качество любой системы регулирования определяется величиной ошибки:

x(t) = g(t) - y(t) = _x(p) g(t)

Но функцию ошибки x(t) для любого момента времени трудно определить, поскольку она описывается с помощью ДУ системы - _x(p) - высокого порядка, и зависит от большого количества параметров системы. Поэтому оценивают качество САР по некоторым ее свойствам, определяют которые с помощью критериев качества.

Критериев качества регулирования много. Их разделяют на 4 группы:

1. Критерии точности - используют величину ошибки в различных типовых режимах.

2. Критерии величины запаса устойчивости - оценивают удаленность САР от границы устойчивости.

3. Критерии быстродействия - оценивают быстроту реагирования САР на появление задающего и возмущающего воздействий.

4. Интегральные критерии - оценивают обобщенные свойства САР: точность, запас устойчивости, быстродействие.

Существует два основных подхода к оценке качества:

1. Первый использует информацию о временных параметрах системы: h(t), w(t); расположение полюсов и нулей ПФ замкнутой системы (s).

2. Второй использует информацию о некоторых частотных свойствах системы: полоса пропускания; относительная высота резонансного пика; и т.д.

47 Точность в типовых режимах

Для оценки точности используется величина ошибки в различных типовых режимах. Типовые режимы движения состоят в подаче на вход сигналов с нормированными метрологическими характеристиками. Различают типовые режимы:

1. Ненулевое, неподвижное состояние.

2. Движение с постоянной скоростью.

3. Движение с постоянным ускорением.

4. Движение по гармоническому закону.

Сигналы задания для типовых режимов движения, их модели и изображения по Карсону-Хевисайду

На рис. показаны режимы: ненулевого, неподвижного положения координаты; движение с постоянной скоростью; движение с постоянным ускорением. Легко понять, что перемещение координаты с постоянной скоростью легко получить интегрированием постоянного сигнала, а для получения координаты движущейся с постоянным ускорением необходимо интегрировать координату перемещающуюся с постоянной скоростью. Заменив операцию интегрирования оператором, получим изображения по Карсону-Хевисайду.

Ошибки статической системы

Здесь и далее будем рассматривать установившиеся составляющие ошибки системы в типовых режимах движения. Для чего будем анализировать уравнение ошибки:

,

где: g₀+v/s+/s² - изображение представленного рядом Тейлора входного сигнала; s0 соответствует установившемуся режиму.

Итак, если ПФ САР W(s) статическая, т.е. в области низких частот W(s)|_s0K. Тогда первая составляющая ошибки:

,

т.е. в статической системе ошибка, вызванная заданием равным константе, так же константа, но меньшая в 1+K раз, а ошибки от заданий меняющихся с постоянными скоростью или ускорением нарастают до бесконечности.

Ошибки системы с астатизмом первого порядка

Если ПФ САР W(s) обладает астатизмом первого порядка, т.е. в области низких частот W(s)|_s0K_v/s. Тогда первая составляющая ошибки:

,

т.е. в астатической системе первого порядка ошибка от задания равного константе равна нулю, ошибка от задания меняющегося с постоянной скоростью равна x_v=v/K_v, а ошибка от задания меняющегося с постоянным ускорением нарастает до бесконечности.