Раздел: Документация
0 ... 57 58 59 60 61 62 63 ... 143 Коррекция с помощью обратных связей имеет следующие достоинства: 1)уменьшается зависимость показателей качества системы от изменения параметров ее элементов, поскольку в существенном диапазоне частот передаточная функция участка системы, охваченного обратной связью, определяется обратной величиной передаточной функции параллельного корректирующего устройства Кохв(/с°) ~ У Кос (/<°)- Поэтому требования к элементам системы могут быть менее жесткими, чем при последовательной коррекции; 2)нелинейные характеристики элементов, охваченных обратной связью, «линеаризуются», так как передаточные свойства охваченного участка системы определяются параметрами контура в цепи обратной связи; 3)питание параллельного корректирующего устройства даже в том случае, когда оно требует большой мощности, не вызывает затруднений, так как обратные связи обычно начинаются от оконечных звеньев системы с мощным выходом; . 4)параллельное корректирующее устройство работает при меньшем уровне помех, чем последовательное, так как сигнал, поступающий на него, проходит через всю систему, являющуюся хорошим фильтром нижних частот. Благодаря этому эффективность действия параллельного корректирующего устройства при наложении помех на сигнал ошибки снижается в меньшей степени, чем последовательного. Коррекции с помощью обратной связи присущи и недостатки: параллельные корректирующие устройства часто представляют собой дорогие или громоздкие элементы (например, тахогенераторы, дифференцирующие трансформаторы); контур, образованный местной обратной связью, может оказаться сам по себе неустойчивым. Последовательная коррекция в основном применяется в маломощных системах. Это объясняется, с одной стороны, простотой последовательных корректирующих устройств, а с другой, нецелесообразностью применения в этих системах громоздких, соизмеримых с размерами исполнительного двигателя, параллельных корректирующих устройств (например, тахогенератора). Коррекцию более мощных систем чаще всего осуществляют с помощью параллельных корректирующих устройств. Иногда для достижения необходимых показателей качества системы сочетается коррекция как с помощью последовательных, так и параллельных устройств. ГЛАВА 6 Инвариантность комбинированных систем автоматического управления 6.1. Сравнение способов повышения точности систем автоматического управления Одной из основных проблем современной теории автоматического управления является проблема повышения точности САУ. О точности системы автоматического управления можно судить по решению ее уравнения, составленного относительно ошибки. Уравнение для ошибки 0 (t) системы, к которой приложены задающие a (t) и возмущающее L (t) воздействия (см., например, уравнение (2.57) применительно к системе рис. 2.9) имеет вид F (р) Q(t) = M (р)сс (0 + В (р) L (0,(6-1) где F (р), М (р), В (р) — соответствующие операторные полиномы. Полное решение уравнения (6.1) (ошибку системы) можно представить в виде суммы переходной 0П (t) и вынужденной 0В (t) составляющих 0 (t) = 8П (t) -f- 0В (г). Переходная составляющая представляет собой решение однородного уравнения системы F (р) 8n (t) = 0. Она имеет место в переходном режиме и зависит от параметров системы и начальных условий. Последние, в свою очередь, зависят от характера изменения воздействий a (f) и L (t). Из-за переходной составляющей ошибки 0П (г) управляемая величина системы в переходном процессе может заметно отклоняться от требуемого значения. Вынужденная составляющая ошибки 0В {t) в рассматриваемом случае имеет две компоненты 0В (г) = 0ва (0 + 6bl (t), которые определяются как частные решения уравнений: F(p)eRL(t) = B(p)L(f). Вынужденные составляющие 0ва (г) и 8Bi. (t) соответствуют ошибкам системы в установившемся режиме. Составляющая 0 (/) возникает при изменении a (t), a 0bl (t) вызывается возмущающим воздействием L(t). Основное требование, предъявляемое к САУ, состоит в том, чтобы отклонение управляемой величины от требуемого значения как в переходном, так и в установившемся режимах работы были возможно малы. Чем полнее в системе скомпенсировано влияние возмущающих воздействий и точнее воспроизводится задающее воздействие, тем совершеннее система. В компенсации влияния возмущающих воздействий на управляемую величину, в достижении ее независимости от возмущений и обеспечении возможно точного воспроизведения задающего воздействия и заключается физическая сущность задачи управления. Напомним уже известные способы уменьшения вынужденной и переходной составляющих ошибки. Вынужденная (установившаяся) со- ставляющая ошибки в САУ с принципом управления по отклонению может быть уменьшена за счет увеличения коэффициента усиления системы в разомкнутом состоянии kp. Это видно, например, из формулы (2.75) для скоростной ошибки системы. Однако этим методом в замкнутых одноконтурных системах, как правило, не удается получить значительного уменьшения установившейся ошибки, так как с увеличением kp уменьшается запас устойчивости системы (см. рис. 5.3), переходный процесс становится слабозатухающим, т. е. увеличивается переходная составляющая ошибки. Таким образом, в системах с управлением по отклонению имеется противоречие между условиями повышения точности в установившемся и переходном режимах. Из-за этого при выборе kD приходится принимать компромиссное решение, обеспечивающее допустимое значение установившейся ошибки и удовлетворительный переходный процесс [25]. Определенного уменьшения установившейся и переходной составляющих ошибки можно достичь с помощью различных корректирующих устройств. Однако последние также не снимают необходимости в компромиссной настройке системы. В работе [44] предложен метод достижения больших значений коэффициента усиления kp системы при сохранении ее устойчивости. Он состоит в том, что для стабилизации неустойчивой системы, имеющей большой коэффициент усиления, охватывают звено с большим k гибкой отрицательной обратной связью. Этот метод, как показано в работе [18], эквивалентен коррекции системы с помощью разновидности последовательного интегро-дифференцирующего контура. Поэтому повышение kp при этом связано (см. рис. 5.15) с введением в систему большой постоянной времени, а следовательно, с увеличением инерционности системы и ухудшением ее переходного процесса. Эффективным средством уменьшения и устранения вынужденных составляющих ошибок является увеличение порядка астатизма системы. Например, скоростную ошибку можно сделать равной нулю, если выполнить систему с астатизмом второго порядка. Для устранения установившейся ошибки, вызываемой ускорением задающего воздействия, необходимо построить систему с астатизмом третьего порядка. В замкнутых системах повышение порядка астатизма достигается включением интегрирующих звеньев, каждое из которых вносит запаздывание колебаний по фазе, равное 90°. Поэтому при увеличении порядка астатизма в замкнутых системах уменьшается запас устойчивости, ухудшается переходный процесс и возможна потеря устойчивости системы. Таким образом, и при данном методе повышения точности проявляется противоречие между условиями повышения точности в установившемся и переходном режимах. Другие способы повышения порядка астатизма (например, применение неединичной обратной связи) также обладают определенными недостатками. Затруднения, встречающиеся при решении задачи повышения точности САУ, устраняются в случае применения принципа комбинированного управления, т. е. сочетания принципа управления по отклонению и принципа управления по возмущению. В комбинированных системах, как показано ниже, отсутствует противоречие между усло- 0 ... 57 58 59 60 61 62 63 ... 143
|
