Раздел: Документация
0 ... 124 125 126 127 128 129 130 ... 143 знаку [х. Функция переключения (11.71) может быть реализована с помощью идеального (без зоны нечувствительности) двухпозиционного поляризационного реле (рис. 11.29). Оптимальное управляющее воздействие (11.70) формируется с помощью управляющего устройства У У (рис. 11.30). Сигнал р получается на выходе сумматора 2 в результате сложения ошибки системы, ее производной (0,62у) и сигнала, формируемого в соответствии с ■третьим слагаемым выражения (11.70). Производная ошибки у = = dQldt получается с помощью дифференциатора dldt, а третье слагаемое формулы (11.70) реализуется с помощью сравнительно сложной цепи преобразования, показанной на рис. 11.30. Оптимальные по быстродействию комбинированные САУ При синтезе устройства управления УУ оптимальной по быстродействию замкнутой системы автоматического управления (см. рис. 11.30) не учитывались требования обеспечения ее устойчивости. В результате синтеза получен релейный закон управления, реализуемый с помощью релейной системы. Двухпозиционное реле без зоны нечувствительности подключает к управляемому объекту только два предельных значения управляющего воздействия (±Um), поэтому после окончания переходного процесса в системе возникают автоколебания около заданной точки равновесия. В некоторых системах автоколебания могут быть малы по величине и допустимы, однако чаще всего необходимо принимать специальные меры для их устранения. Для этого обычно применяют реле с зоной нечувствительности (рис. 11.31), т. е. переходят к трехпозиционным релейным системам. Это приводит к отклонению от оптимальности (сигнал управления и = 0 при малых значениях р, а именно при р а, в то же время для оптимального управления и = 0 только при р = 0) и к Рис. 11.31. Статическая характеристика реле с зо-j иой нечувствительности.(
\Хн УУ эс УП "в лз 1Л, в \УЛЫУО Рис. 11.32. Функциональные схемы: а — оптимальной по быстродействию комбинированной системы; б — разомкнутой системы во время переходного процесса; а — замкнутой системы в установившемся режиме. дополнительной статической ошибке в установившихся режимах. Если уменьшение точности в установившемся режиме недопустимо, то применяют двойное управление — релейное при больших и непрерывное при малых (в пределах зоны нечувствительности реле) рассогласованиях. Двойное управление реализуется в системах с переменной структурой путем коммутации цепей. При подходе к новому установившемуся состоянию переходный процесс заканчивается не как в оптимальной, а как в непрерывной системе, т. е. затягивается. Таким образом, при двойном управлении также наблюдается отклонение от оптимального управления. Наиболее совершенным можно считать комбинированные оптимальные по быстродействию системы автоматического управления. Вариант функциональной схемы комбинированной следящей системы приведен на рис. 11.32, а [21]. В этой системе управляющее устройство УУ вынесено из замкнутого контура и включено в связь по задающему воздействию, образуя разомкнутый канал оптимального управления. В УУ формируется оптимальное управляющее воздействие и = ±£/т, моменты переключения которого определяются в зависимости от заданных начальных х„ и конечных а — условий. Во время переходного процесса сигнал и = ±Um с выхода У У поступает на логический элемент ЛЭ и последний разрывает цепь подачи сигнала «е с выхода усилителя преобразователя УП на вход управляемого объекта УО. Благодаря этому замкнутый контур системы на период длительности переходного процесса размыкается и управление объектом У О осуществляется только управляющим устройством, т. е. на время переходного процесса образуется разомкнутая оптимальная по быстродействию система (рис. 11.32, б). По окончании переходного процесса и = 0 и логический коммутатор ЛЭ замыкается, т. е. в установившемся режиме система (рис. 11.32, а) преобразуется в замкнутую систему (рис. 11.32, в). Таким образом, рассматриваемая система относится к классу систем с переменной структурой, осуществляющих двойное управление. Однако в отличие от указанных выше систем с двойным управлением, в которых переходный процесс заканчивается не в оптимальном режиме, в данной системе оптимальное управление реализуется в течение всего переходного процесса. Поскольку разомкнутая связь с УУ не влияет на устойчивость замкнутой системы и ее точность в установившемся режиме, то УУ можно синтезировать только в соответствии с условием оптимальности, не учитывая условий устойчивости замкнутой системы и требований к точности в установившихся динамических режимах. Это позволяет обеспечить управление в комбинированных системах в переходных режимах с меньшими отклонениями от оптимального по сравнению с замкнутыми системами. Замкнутый контур комбинированной системы синтезируется в соответствии с условиями устойчивости и требованиями точности в установившихся динамических режимах без соответствующего учета условий оптимальности по быстродействию, что дает возможность достижения высокой Динамической точности. Кроме того, для уменьшения динамических ошибок системы в установившихся режимах можно вводить дополни- тельные связи по задающему и возмущающим воздействиям, синтезированные, например, из условия повышения порядка астатизма. Таким образом, в оптимальных по быстродействию комбинированных системах автоматического управления отсутствует противоречие между условием по быстродействию и условиями устойчивости и точности в установившихся динамических режимах, благодаря чему в этих системах возможно достижение более высокого быстродействия и более высокой динамической точности. Квазиоптимальные системы автоматического управления В рассмотренном выше примере управляемый объект описывался уравнением второго порядка и поэтому синтез управляющего устройства мог быть выполнен с помощью фазовой плоскости. Для объектов, описываемых уравнениями более высокого порядка, синтез управляющего устройства необходимо выполнять с помощью фазового пространства, что значительно усложняет решение задачи, и само управляющее устройство оказывается более сложным в смысле технической реализации (особенно в связи с необходимостью получения производных ошибки до (п — 1)-го порядка). Поэтому в тех случаях, когда возможно некоторое отступление от оптимальности, прибегают к упрощению задачи синтеза и самого управляющего устройст-ва.Ц В результате этого получают квазиоптимальные системы автоматического управления, т. е. системы, близкие к оптимальной 121, 61]. Можно указать на следующие два основных направления синтеза квазиоптимальных систем: 1) упрощение уравнения объекта и 2) упрощение управляющего устройства. Упрощение уравнения объекта достигают понижением его порядка. Возможность такого понижения основывается на известном правиле Ишлинского [61], по которому линейная система сколь угодно высокого порядка ведет себя в переходном процессе в основном так же, как система второго или третьего порядка. Упрощение описания объекта достигается также посредством возможной линеаризации или пренебрежением несущественных нели-нейностей. Достоинство данного пути синтеза квазиоптимальных систем состоит в упрощении как самой задачи синтеза, так и синтезированного управляющего устройства. Достоинством второго пути является то, что в ходе упрощения управляющего устройства возможна оценка отклонения получаемого процесса от оптимального. 0 ... 124 125 126 127 128 129 130 ... 143
|
