Синтез и коррекция САР

В ТАУ можно выделить две характерные задачи:

1) в заданной САУ найти и оценить переходные процессы - это задача анализа САУ;

2) по заданным переходным процессам и основным показателям разработать САУ - это задача синтеза САУ.

Вторая задача сложнее ввиду своей неоднозначности, многое определяется творческими способностями проектировщика. Поэтому обычно задача синтеза САУ ставится ограниченно. Считается, что основная часть системы уже задана, что обычно имеет место. Требуется синтезировать корректирующие звенья, то есть выбрать их схему и параметры. При этом необходимо, чтобы в результате коррекции САУ обеспечивался требуемый запас устойчивости, точность управления в установившихся режимах и качество управления в динамических режимах.

Рисунок 6.18 – Оптимальные процессы регулирования:

а) апериодический; б) колебательный с 20% перерегулированием;

в) колебательный с минимальным интегральным показателем качества

В тех случаях, когда устойчивость и необходимые качества не могут быть достигнуты путем изменения параметров системы (коэф­фициентов передачи, постоянных времени), то применяется коррекция. Коррекция представляет собой введение в систему дополнительных элементов, называемых корректирующими.

Корректирующие элементы (устройства) могут быть включены в структуру САР различными способами. Корректирующее устройство может быть включено в прямую цепь последовательно (рис.6.19).

Последовательные корректирующие устройства обычно применяют в тех случаях, когда сигнал управления представляет собой напря­жение постоянного тока. Если корректирующее устройство вводит производную от сигнала рассогласования D, то происходит увеличение запаса устойчивости и повышение качества переходного процесса. При введении интеграла и производной от сигнала рассогласования обеспечивается астатизм в сочетании с сохранением устойчивости и качества переходной характеристики.

Рисунок 6.19 – Последовательная коррекция.

Применяется также включение корректирующего устройства в виде обратной связи (рис.6.20).

Рисунок 6.20 – Коррекция в виде обратной связи.

Обычно параметры корректирующего устройства выбирают таким образом, чтобы выполнялось соотношение:

В этом случае свойства участка цепи, где включена коррекция и изменены её параметры, не оказывают влияния на свойства всей системы. Это важное свойство является причиной широкого применения коррекции в виде обратной связи. Обратная связь здесь обычно является отрицательной.

Применяется третий способ коррекции - параллельный (рис.6.21).

Параллельная коррекция имеет меньшие возможности, чем две предыдущие разновидности. Вместе с тем параллельное корректирую­щее устройство при меньшей сложности обеспечивает нужное преобра­зование сигнала рассогласования.

Выбор параметров корректирующих устройств производится исходя из критериев устойчивости и проверяется по оценкам качества пере­ходных процессов.

Рисунок 6.21 – Параллельная коррекция.

Контрольные вопросы к главе 6.

1. Что называется частотными критериями устойчивости САУ?

2. В чем преимущество частотных критериев устойчивости перед алгебраическими?

3. Сформулируйте критерий устойчивости Михайлова.

Сформулируйте критерий устойчивости Найквиста.

4. По каким величинам оценивают качество работы САУ?

5. Что такое статическая ошибка?

6. Что такое динамическая ошибка?

7. Дайте определение астатической системы.

8. Дайте определение статической системы.

9. Что такое время регулирования?

10. Что такое перерегулирование?

11. Что такое степень затухания?

12. Что понимают под обобщенным показателем качества работы САУ?

13. Дайте понятие апериодического процесса регулирования.

14. Дайте понятие колебательного процесса регулирования.

15. Как подобрать передаточную функцию корректирующего устройства при компенсации возмущающего воздействия?

16. Какие характерные задачи решаются при проектировании САУ?

17. Что называется синтезом САУ?

18. Как включаются корректирующие устройства?