Поліпшення якості процесів регулювання

Якість процесів регулювання визначається не тільки точністю на сталих режимах роботи, а й динамічними характеристиками перехідних процесів, такими як тривалість перехідних процесів (швидкодія), коливальність і т.п. А ці динамічні характеристики визначаються запасом стійкості системи, отже, треба збільшувати запас стійкості.

Для підвищення запасу стійкості треба спочатку спробувати змінити параметри системи (коефіцієнти передачі окремих ланок, їх постійні часу). Якщо ці заходи не допомагають, треба йти на зміну структури САУ, вводячи в систему коригувальні пристрої, які повинні змінити динаміку САУ в потрібному напрямку.

Якщо коригуючий пристрій (ланки) використовується для додання системи стійкості, збільшення запасу стійкості, вони називаються демпфірувальними або стабілізуючими. Термін коригувальні ланки- ширший, вони вводяться для зміни динамічних властивостей САУ.

Коригувальні ланки можуть бути:

У вигляді місцевої зворотного зв'язку

Використання виду коригувальних ланок визначається зручністю технічної реалізації. Коригувальні ланки можна замінювати одне іншим так, що їх динамічні властивості залишатимуться незмінними, тобто (4)

Аналогічно можна отримати:

Послідовні коригувальні ланки зручно застосовувати там, де в регуляторі використовується електричний сигнал. В цьому випадку коригуючий ланка

-ланцюжка.

Коригувальні ланки паралельного типу зручно застосовувати в тих випадках, коли необхідно здійснити складний закон управління з введенням інтеграла і похідних від сигналу помилки.

Коригувальні ланки у вигляді місцевої зворотного зв'язку знайшли найбільш широке поширення. Особливо негативні зворотні зв'язки, тому що вони послаблюють вплив нестабільності параметрів, вплив нелінійностей.

Послідовні коригувальні ланки.

Це зазвичай пасивні (не містять джерел енергії) електричні ланцюги.

Розглянемо приклади ідеальних послідовних коригувальних ланок і їх характеристики.

,

тут

- постійна часу диференціювання,

- постійна часу, що характеризує власні динамічні похибки ланки,

- коефіцієнт посилення ланки.

Передавальна функція дифференцирующего ланки:

.

член

(або) Здійснює диференціювання вхідного сигналу, причому на виході є похідна від вхідного сигналу, але і сам вхідний сигнал.

Права частина диференціального рівняння (або знаменник передавальної функції) характеризує власні динамічні похибки ланки (його інерційні властивості).

Проаналізуємо співвідношення цих ефектів.

. Це означає. що власні динамічні похибки малі, а ефект диференціювання - сильний.

- коефіцієнт посилення маленький, тобто відбувається ослаблення вхідного сигналу.

На сталому режимі

Як працює дифференцирующее ланка.

На низьких частотах: опір

- велике і низькі частоти через великий опір погано передаються на вихід, тобто коефіцієнт передачі диференціюються ланцюжка на низьких частотах малий. Таким чином в спектрі вихідного сигналу низькі частоти мають дуже маленькі амплітуди. Згадаймо, що низькі частоти визначають сталий стан. Отже, стале значення-сигал низькою величини. (Це видно і з співвідношення)

На високих частотах: опір

-мало і на вихід проходять високі частоти. Згадаймо, що високі частоти визначають фронт перехідного процесу, тобто збільшують швидкодію процесу.

Таким чином, диференціюються ланцюжка пригнічують низькі частоти і зменшують стале значення вихідної величини, тобто зменшують коефіцієнт посилення. З іншого боку, вони збільшують коефіцієнт передачі по високих частотах і. отже, збільшують швидкодію. Крім того, що диференціюють ланцюжка вносять позитивний фазовий зсув, що підвищує запас стійкості.

Інтегрує коригуючий ланка.

,

.

У интегрирующем ланці

.

Коефіцієнт посилення в интегрирующем ланці змінюється по частотах.

Для пояснення роботи цього ланцюжка розглянемо її частотну характеристику

На частотах, де

(Тобто на частотахі цим членом в порівнянні з 1 в знаменнику можна знехтувати. Так як, то члені поготів менше одиниці і. Т.ч. на-це підсилювальний ланцюг.

на частотах

(Це низькі частоти) члені в членівже можна знехтувати 1 і розглядати=, тобто як інтегруюча ланка. А т. К., то на цих частотахі чисельник дорівнює 1.

на частотах

(Це більш високі частоти) члені в членіможна знехтувати 1 і в чисельнику з'являється дифференцирующее ланка.

Таким чином в діапазоні

- це інтегруюча ланка, а в діапазонікрім інтегрування з'являється ефект диференціювання.

Нагадаємо, що інтегруюча ланка вносить фазовий зсув

, що погано впливає на стійкість. Вводиться інтегруюча ланка для підвищення точності на сталому режимі.

Паралельні коригувальні ланки

Як зазначалося, вони вводяться при складних законах управління з використанням інтеграла і похідною від помилки.

Введення інтеграла приводить до зменшення сталої помилки, введення похідної - підвищує запас стійкості.

У цих прикладах - діфференцірованіе- ідеальне.

Введення паралельних диференціюють пристроїв сприяє підняттю високих частот (тому що опір ємності на в.ч. - мало), а. отже, це покращує динаміку САУ.

Прикладом паралельного коригуючого пристрою служить ізодромного пристрій.

Інтегруюча ланка підвищує точність на сталому режимі, дифференцирующее ланка - підвищує коефіцієнт посилення на високих частотах, що призводить до поліпшення динамічних властивостей САУ.

Зворотні зв'язку можуть бути позитивними і негативними, а також жорсткими і гібкімі.Гібкая зворотний зв'язок (ДОС). ГОС називається такий зв'язок, яка діє тільки в перехідних режимах, а на сталому

режимі як би відключається.

На сталому режимі

,і.

.

На сталому режимі

і, як і в початковому аперіодичному ланці. Тобто цей зв'язок буде гнучкою.

Жорстка зворотний зв'язок. (ЖОС)

Вона діє не тільки в перехідному режимі, але і в сталому.

=

На сталому режимі

і, тобто ЖООС діє і на сталому режимі.

Якщо ЖООС - ідеальне безінерційні ланка, то

.

ЖООС зменшує постійну часу і коефіцієнт посилення в

раз.

Розрахунковим шляхом найбільш просто визначити параметри послідовного коригуючого ланки, а реалізувати простіше зворотні зв'язки.

Позитивні зворотні зв'язки (ПОС) знаходять менше використання, ніж ООС.

=.

Це ізодромного ланка, а воно, як відомо, підвищує астатизм системи. При цьому в систему включені не інтегруюча ланка, а інерційний, що менше знижує запас стійкості.

Однак, тут точне виконання

утруднено.

Схожі статті

• Процеси обробки зерна, вимоги до якості