Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Корекція автоматичних систем управління





План

1. Загальні відомості про корекцію.

2. Послідовне вмикання ланок корекції.

3. Використання зворотних зв'язків.

Література

Колесов Л.В. с.228…236, Мартиненко І.І, с.128…129, Бородин И.Ф. с.265…271.

 

 

2.4.1.Загальні відомості про корекцію

Показники якості процесу регулювання повинні задовольняти необхідні вимоги, які ставляться до системи, тобто система повинна бути стійкою і мати задану точність. Для зменшення похибки в усталеному режимі необхідно збільшувати коефіцієнт підсилення регулятора. Однак вона все рівно залишається, так як збільшення коефіцієнта підсилення завжди обмежене або зменшенням запасу стійкості і погіршенням перехідного процесу, або із-за фізичної нездійсненності великого коефіцієнта підсилення в даній конструкції регулятора.

Збільшення коефіцієнта підсилення може привести до того, що система стане нестійкою раніше, ніж можна буде одержати необхідний коефіцієнт підсилення.

На рисунку 2.28. зображені ЛАЧХ і ЛФЧХ системи з різними коефіцієнтами підсилення і . Якщо при малому значенні система має достатній запас стійкості по фазі і амплітуді при похибці , яка перевищує допустиме значення, то із збільшенням коефіцієнта підсилення до з ціллю зменшення похибки до необхідного значення система, як видно з рисунка, стає нестійкою.

 

 

а б

Рис. 2.28. Частотні характеристики автоматичної системи: а- амплітудна і фазна; б- логарифмічна.

Збільшення коефіцієнта підсилення привело до збільшення частоти зрізу до зменшення запасу стійкості по фазі (до від'ємного значення ) із-за інерційності ланок системи, яка створює запізнювання в передачі коливань по фазі.

Щоб зі збільшенням коефіцієнта підсилення зберегти стійкість, тобто стабілізувати систему і забезпечити одержання заданих показників якості перехідного процесу, необхідно здійснити корекцію системи.



Одним із методів корекції є введення в закон керування похідної від сигналу помилки.

В системі (рис. 2.29,а ), яка складається з об'єкта регулювання ОР, датчика Д, підсилювача П і виконавчого механізму ВМ, ввімкнено диференціюючий. пристрій ДП з дією на виході

 

.

На виході датчика сигнал дорівнює

z=ky.

У підсилювач поступає дія

.

Після підсилювача маємо

.

Виконавчий елемент виробляє регулюючу дію на об'єкт

z3=k3z2.

Після відповідної підстановки в це рівняння одержимо

.

 

а б

 

Рис.2.29. Введення похідної в закон регулювання.

 

Ввімкнення диференціюючого пристрою в систему привело б до того, що регулююча дія на об'єкт була б пропорціональна не тільки відхиленню регульованої величини у , але і похідній — від цього відхилення .

На рисунку 2.29,в зображено зміну відхилення регульованої величини y у часі (крива 1), а на рис.2.29,б - зміна похідної — у часі (її величина представляє собою тангенс кута нахилу дотичної у відповідній точці кривої у(t)).

При роботі регулятора по закону весь час поки, , тобто на ділянці ОАВ, регулятор виробляє додатну регулюючу дію z3, яка діє на зменшення додатного відхилення у. В точці В змінюється знак відхилення, і регулятор повинен змінити свою дію в зворотну сторону. Але із-за інерційності регулятора він буде продовжувати працювати на зменшення регульованої величини і почне діяти в зворотну сторону пізніше, коли накопичиться певне від'ємне відхилення у - всередині ділянки ВС. Це сприяє розхитуванню системи і тим сильніше, чим більший коефіцієнт підсилення регулятора

При роботі регулятора по закону зі збільшенням відхилення у (ділянка ОА) похідна і відхилення мають один знак, тому їх складання збільшують регулюючу дію регулятора z3 на об'єкт, направлену на зменшення відхилення у. Звідси, наявність похідної в законі регулювання формує дію регулятора на ділянці зростання відхилення регулюючої величини. Тому максимальне відхилення в точці А буде менше, ніж для регулятора без похідної.

При зменшенні відхилення y (ділянка АВ) похідна має від'ємне значення , і у виразі її значення буде відніматися від у що приводить дозменшення z3 порівняно з дією без похідної. Тому наявність похідної в законі регулювання гальмує дію регулятора на ділянці зменшення відхилення регулюючої величини. Це попереджує перехід відхилення до від'ємного значення, тобто запобігає виникненню коливань в системі і створює перехідний процес, крива 2 ( рис. 2.29,в ).

Регулююча дія z3 стане від'ємною не у точці В, а раніше, ще при додатному у. Введення похідної компенсує інерційне запізнювання в зміні дії регулятора y зворотну напрямку.

Так, якщо у закон регулювання введена похідна, то регулятор реагує не тільки на значення регульованої величини у даний момент часу, але і на характер зміни відхилення у наступні моменти часу, тобто працює як би з випередженням, покращуючи якість процесу регулювання за рахунок тенденції наступного розвитку процесу. Показники якості системи можна покращити шляхом зміни закону регулювання і за допомогою інших пристроїв корекції, вихідний сигнал яких може бути деякою функцією від вхідного сигналу : інтегралу у часі, сумі похідної і інтегралу і т. д. Ці пристрої корекції вмикаються або паралельно, або послідовно з елементами системи. Тому пристрої корекції називають послідовними або паралельними. На практиці застосовують ті і інші.

Послідовне ввімкнення, аналогічне введенню похідних в основне коло регулювання, збільшує швидкість дії на систему, але одночасно збільшує вплив високочастотних зовнішніх дій ( при цьому прискорення дії вимагає підвищення потужності системи і її міцності). Введення інтегралів у закон регулювання робить систему астатичною, звідси , усуває статичну похибку, але у даному випадку для стабілізації необхідно ускладнювати схему системи

Паралельне ввімкненняпристроїв корекції основним ланкам, тобто ввімкнення їх у зворотні зв'язки, дає перевагу порівняно з послідовним, так як робить систему менш чутливою до зовнішніх дій і до змін параметрів основного кола регулювання та не підсилює перешкоди. Покращення перехідного процесу відбувається тому, що така корекція дозволяє змінити як коефіцієнт підсилення ланки, так і його постійну часу і одержати ланку з потрібними параметрами.

 

2.4.2. Послідовне вмикання ланок корекції

Корекцію САР можна виконувати за допомогою послідовних інтегруючих і диференціюючих пристроїв, які вмикаються послідовно у коло керування системи. Корекція системи за допомогою послідовних диференціюючих фазовипереджаючих пристроїв поряд із збільшенням коефіцієнта підсилення системи дозволяє збільшити частоту зрізу системи, тобто поряд із зменшенням похибки системи в усталеному режимі є можливість зменшити і час перехідного процесу.

Так послідовне включення диференціюючої ланки, яка на виході дає похідну від вхідної величини, може зменшити вплив якої-небуть сталої часу.

Наприклад, якщо передаточна функція системи

 

 

і необхідно зменшити вплив сталої часу Т1, то послідовне включення у коло керування диференціюючої ланки з передаточною функцією

 

 

приведе до того, що за умови Т41 передаточна функція буде

 

.

Компенсація буде ефективною за умови Т3 <T1.

 

2.4.3. Використання зворотних зв'язків

В практиці поряд з послідовною корекцією систем регулювання широко застосовують пристрої корекції, які входять в місцеві зворотні зв'язки. Розглянемо вплив зворотних зв'язківна параметри основної ланки.

Аперіодична ланка, обхоплена жорстким негативним зворотним зв'язком.

 

Еквівалентна передаточна функція цієї ланки у відповідності з правилами перетворення структурних схем

 

.

 

Перейдемо від передаточної функції до диференціального рівняння. Спочатку запишемо операторне рівняння

 

,

 

з якого, переходячи від зображення F(p) до оригіналу f(t), одержимо диференціальне рівняння аперіодичної ланки, обхваченої жорстким зворотнім зв'язком

 

.

 

Після перетворення цього рівняння одержимо

 

.

 

З одержаного рівняння видно, що структура ланки не змінилася, а постійна часу ланки і коефіцієнт підсилення зменшився у раз. Виходячи з цього можна скласти висновок – користуючись зворотними зв’язками можна у потрібному напрямку змінювати сталі часу і коефіцієнти передачі ланок автоматичних систем.









Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.