Основные виды корректирующих устройств систем автоматического управления.

Для того, чтобы добиться желаемого качества процессов управления (устойчивость, качество переходного процесса, точность отработки заданного входного воздействия) в систему вводят, как правило, дополнительные динамические устройства (звенья), которые называются корректирующими устройствами.

Основная задача корректирующих устройств состоит:

1. Сделать систему управления устойчивой, если она без них была неустойчивой.

2. Обеспечить требуемые качества переходных процессов.

3. Обеспечить заданную точность отработки известных входных воздействий.

Различают следующие основные виды корректирующих устройств.

1. Последовательное корректирующее устройство. Его передаточную функцию обозначим как . Оно включается в контур управления динамическим объектом с передаточной функциейтак как показано на рисунке 1.

На рисунке 1 обозначено через - изображение по Лапласу управляющей функции. Тогда передаточная функция разомкнутой системы будет

. (1)

Возможно и другое включение последовательного корректирующего устройства, например, так как показано на рисунке 2.

На рисунке 2 обозначено через - передаточная функция части автоматической системы, которая не подлежит изменению. Для такого включения последовательного корректирующего устройства передаточная функция разомкнутой системы будет

.

2. Параллельные корректирующие устройства. Параллельные корректирующие устройства представляют собой дополнительные местные обратные связи. Передаточную функцию параллельного корректирующего устройства обозначим как . Параллельное корректирующее звено в контур управления автоматической системы может быть включено так, как показано на рисунке 3.

Для такого включения корректирующего устройства передаточная функция разомкнутой системы будет

. (2)

Передаточные функции корректирующих устройств имогут иметь произвольный вид. Важно, чтобы они допускали наиболее простую техническую реализацию. В контуре управления динамическим объектом с передаточной функциеймогут быть:

1. Только последовательные корректирующие устройства.

2. Только параллельные корректирующие устройства.

3. Совокупность и параллельных и последовательных корректирующих устройств.

Последовательные корректирующие устройства.

Рассмотрим наиболее часто применяемые типы последовательных корректирующих устройств.

Введение производной от ошибки.

Это простейший способ улучшения качества переходного процесса. Структурная схема системы в этом случае может иметь вид, показанный на рисунке 4.

Технически это может быть осуществлено различными способами (устройствами), при чем производная может быть реализована не в чистом виде, а с инерциальностью, например, в виде звена с передаточной функцией вида

.

Передаточная функция разомкнутой системы, показанной на рисунке 4, будет

.

Выполнив замену переменной в последнем равенстве, получим амплитудную и фазовую частотную характеристики разомкнутой системы в виде

, ,

где ,- амплитудная и фазовая частотные характеристики объекта управления.

Существенным здесь является то, что при введении сигнала по производной от ошибки как бы добавляется положительная фаза. Вследствие этого радиус-векторы амплитудно-фазовой характеристики поворачивается против часовой стрелки, увеличивается запас устойчивости и улучшается качество переходного процесса. Соответствующие типовые амплитудно-фазо-частотные характеристики представлены на рисунке 5.

В случае не идеального дифференциирующего звена (дифференциирующее звено с инерцыальностью) этот эффект несколько уменьшается, но качественно он сохраняется. Введение производной от ошибки может служить также и стабилизирующим средством, превращает неустойчивую систему в устойчивую.