Паралельные корректирующие устройство

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ КОРРЕКТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

2.1 ВВЕДЕНИЕ ПРОИЗВОДНОЙ ОТ ОШИБКИ

3. УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЩЕГО КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ

3.1 ВВЕДЕНИЕ ИНТЕГРАЛА ОТ СИГНАЛА ОШИБКИ СИСТЕМЫ

3.2 ИЗОДРОМНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

3.3 ПРИМЕНЕНИЕ ИЗОДРОМНЫХ УСТРОЙСТВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

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: сделать систему управления устойчивой, если она без них была неустойчивой, обеспечить требуемые качества переходных процессов, обеспечить заданную точность отработки известных входных воздействий.

Различают следующие основные виды корректирующих устройств: последовательное и паралельное корректирующее устройство

1. 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:

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

Обеспечить требуемые качества переходных процессов.

Обеспечить заданную точность отработки известных входных воздействий.

Различают следующие основные виды корректирующих устройств.

Последовательное корректирующее устройство. Его передаточную функцию обозначим как . Оно включается в контур управления динамическим объектом с передаточной функцией так 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

.

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 и могут иметь произвольный вид. Важно, чтобы они допускали наиболее простую техническую реализацию. В контуре управления динамическим объектом с передаточной функцией могут быть:

Только последовательные корректирующие устройства.

Только параллельные корректирующие устройства.

Совокупность и параллельных и последовательных корректирующих устройств.

2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Рассмотрим наиболее часто применяемые типы последовательных корректирующих устройств.

2.1 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. Последовательные корректирующие звенья удобно применять там, где в регуляторе используется электрический сигнал. В этом случае корректирующее звено -цепочки.

3. УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЩЕГО КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ

Это метод повышения точности системы автоматического управления (уменьшаются все типы установившейся ошибки). Увеличение общего коэффициента усиления разомкнутой системы достигается введением последовательно объекту управления усилительного звена. Но увеличение общего коэффициента усиления разомкнутой системы ведет к уменьшению запасов устойчивости, а это значит, что качество процессов управления ухудшаются. Поэтому этот способ коррекции часто приходится делать одновременно с введением производной от сигнала ошибки системы.

3.1 ВВЕДЕНИЕ ИНТЕГРАЛА ОТ СИГНАЛА ОШИБКИ СИСТЕМЫ

Этот метод коррекции системы управления позволяет создать или повысить астатизм системы, что приводит к повышению точности системы. В этом случае структурная схема системы будет иметь вид, показанный на рисунке 6.

Передаточная функция разомкнутой системы равна

.

Подставив в последнее равенство , получаем

, ,

Вследствие поворота фазы на , ухудшаются условия устойчивости и качества переходного процесса. Соответствующие типовые амплитудно-фазо-частотные характеристики представлены на рисунке 7.

Иногда введение интеграла от сигнала ошибки системы может привести к потере устойчивости замкнутой системы.

3.2 ИЗОДРОМНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изодромное корректирующее устройство имеет передаточную функцию вида

.

Изодромное корректирующее устройство объединяет в себе введение интеграла и производной от сигнала ошибки автоматической системы. Оно позволяет избежать недостатки корректирующего устройства, повышающего астатизм системы, так как при этом сохраняются устойчивость и качества переходных процессов в автоматической системы. Это объясняется тем, что изодромное корректирующее устройство изменяет лишь низко часть амплитудно-частотной характеристики системы, которая влияет на точность системы (повышает последнюю), а отрицательный сдвиг фазы в этой области частот невелик.

Поскольку передаточную функцию изодромного корректирующего устройства можно представить в виде

,

то структурную схему системы управления можно представить в виде, показанною на рисунке 8.

Из рисунка 8 следует, что изодромное корректирующее устройство формирует управляющий сигнал как сумму сигнала ошибки системы и его интеграла.

3.3 ПРИМЕНЕНИЕ ИЗОДРОМНЫХ УСТРОЙСТВ

Изодромное звено - это звено с передаточной функцией

Этот способ позволяет повышать точность САУ без значительного ухудшения её запаса устойчивости.

Изодромное звено получается

, где .

Добавим в схему рис.2, которая была неустойчивая, изодромное звено.

Рис.4

.

Обозначим

.

Тогда

.

Это астатическая система с порядком астатизма Она отрабатывает без ошибки по управляющему воздействию и постоянный и линейно-возрастающий сигнал.

Проверим устойчивость этой системы.

.

, .

Т.к. то

Т.к разделим на него

или

-при этом САУ устойчива

разделим числитель и знаменатель на

.

Или умножим на

Учтем, что

и .

Тогда

.

При это условие превращается в

(2)

Условие (2) совпадает с условием устойчивости (1) исходной системы на рис.2 ( без изодромного устройства)

Таким образом, если в астатическую систему ввести изодромное устройство с большой постоянной времени ( что соответствует малому передаточному коэффициенту ) то условия устойчивости (2) для системы с изодромом и условие устойчивости (1) исходной системы будут мало различаться, но при этом астатизм системы увеличивается на 1. Для повышения порядка астатизма можно вводить несколько изодромных устройств.

автоматический управление корректирующий изодормный

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Способ коррекции с помощью последовательных корректирующих устройств прост в расчетах и легко технически реализуется. Поэтому он нашел широкое применение, особенно при коррекции систем, в которых используются электрические цепи с немодулированным сигналом. Последовательные корректирующие устройства рекомендуется применять в системах, в которых нет дрейфа параметров звеньев. В противном случае требуется подстройка параметров коррекции.

Изодромное корректирующее устройство объединяет в себе введение интеграла и производной от сигнала ошибки автоматической системы. Оно позволяет избежать недостатки корректирующего устройства, повышающего астатизм системы, так как при этом сохраняются устойчивость и качества переходных процессов в автоматической системы. Это объясняется тем, что изодромное корректирующее устройство изменяет лишь низко часть амплитудно-частотной характеристики системы, которая влияет на точность системы (повышает последнюю), а отрицательный сдвиг фазы в этой области частот невелик.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.В. Солодовников, «Аналитические самонастраивающиеся системы автоматического управления»;

2. С.М. Федоров, Е.И. Геращенко, «Методы синтеза нелинейных систем автоматического управления»;

3. В.А. Иванов, А.С. Ющенко, «Теория дискретных систем автоматического управления»

Размещено на Allbest.ru