3.3.3. Исследование динамики системы управления модального регулятора с астатическим наблюдателем для объектов второго порядка с запаздыванием

Как и в предыдущих случаях, будем исследовать динамики системы управления в двух вариантах: когда объект управления имеет второй и третий порядок. Сначала проводим исследования для объекта второго порядка. На рис.3.18. и рис.3.19. показаны графики отработки задания и возмущения регулятора с астатическим наблюдателем. Как видно на графике, в обоих случае, регулятор очень быстро и точно отработает задание и возмущение. На рис.3.18. переходный процесс носит явный оптимальный характер, так как здесь имеется точность описания модели к объекту. На рис.3.19. переходный процесс почти такой, но при большом возмущении может быть появление колебания. Это объясняется неточность модели. Но в целом можно сказать, что модальный регулятор обеспечивает высокоточное и быстрое регулирование.

Рис.3.18.График отработки задания и возмущения в системе управления модального регулятора с астатическим наблюдателем.

Рис.2.19.График отработки задания и возмущения в системе управления в случае неточности параметров модели.

Теперь рассмотрим работу регулятор в случае объекта третьего порядка, а модель – второго порядка. Динамики системы управления модального регулятора с астатическим наблюдателем для объекта третьего порядка показаны на рис.2.20 и рис.2.21.

Как видно из графиков переходный процесс имеет весьма хорошие показатели, при воздействии внешнего возмущения и при смене задания наблюдается небольшое колебание.

Рис.2.20.График отработки задания и возмущения в системе управления для объекта третьего порядка.

Рис.2.21.График отработки задания и возмущения в системе управления для объекта третьего порядка.

Глава 4. Разработка оптимальных по быстродействию регуляторов с наблюдателем для объектов с запаздыванием

4.1. Обобщенная структурная схема оптимального по быстродействию регулятора для объекта с запаздыванием

Одним из самых распространенных типов регуляторов является релейный (двухпозиционный) регулятор. Однако он обеспечивает оптимальный по быстродействию процесс управления лишь инерционным или интегрирующим звеном первого порядка. При появлении запаздывания или повышении порядка объекта в системе появляются автоколебания и статическая ошибка регулирования. С увеличением отношения запаздывания к постоянной времени объекта качество управления в таких системах быстро падает.

В данной работе предлагается использование оптимального по быстродействию регулятор с астатическим наблюдателем полного порядка для управления объектов с запаздыванием. Обобщенная структурная схема системы управления с таким регулятором показана на рис.4.1.

Для компенсации запаздывания введем в структуру регулятора астатический наблюдатель полного порядка, который позволяет компенсировать не только запаздывания в объект, но и внешнее возмущение, действующее на объект. Как видно из рис.4.1 такая схема позволяет сформировать оценки упрежденного вектора состояния объекта и по ним сформировать оптимальное по быстродействию управление, когда на вход объекта и модели подаются только минимальный или максимальный сигналы.

Рис.4.1. Обобщенная структурная схема оптимального по быстродействию регулятора с наблюдателем

Здесь: ОУ – одномерный объект управления; АНПП - астатический наблюдатель полного порядка; МОУ - модель объекта управления; ОБР – оптимальный по быстродействию регулятор.

В качества модели объекта будем использовать модель инерционного звена первого и второго порядков с запаздыванием. Этот выбор оправдается тем, что динамика большинство промышленных объектов можно с достаточной точностью описывать дифференциальными уравнениями первого и второго порядков с запаздыванием в сигналах управления и измерения.