39809

Уравнение динамики АСР

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Уравнение динамики АСР. АСР в установившемся режиме или статическом режиме работе при появлении внешнего возмущающего воздействия или регулирующего воздействия переходит в динамический режим работы который заканчивается новым установившимся режимом или прежним. ibi – постоянные коэффициенты определяющие АСР и ОУ. Динамический режим работы АСР.

Русский

2013-10-08

301.5 KB

6 чел.

Лекция 5.

Уравнение динамики АСР.

АСР в установившемся режиме или статическом режиме работе при появлении внешнего возмущающего воздействия или регулирующего воздействия переходит в динамический режим работы, который заканчивается новым установившимся режимом или прежним. Переход от одного режима работы к другому называют переходным. Изучение динамики движения системы регулирования, то есть изучение переходного процесса, является важнейшей задачей, как на стадии проектирования новых систем, так и при настройке и эксплуатации уже действующих.

Движение системы происходит во времени и в общем случае при известной идеализации описывается линейным неоднородным (с правой частью) дифференциальным уравнением n-го порядка:

(1)

y=y(t) – регулируемая величина (искомая),

x=x(t) – регулирующее воздействие (под действием которого система выходит из равновесного состояния).

ai,bi – постоянные коэффициенты, определяющие АСР и ОУ.

Решать дифференциальное уравнение вида (1) при известных начальных условиях принято операторным методом. В операторном методе каждой функции времени f(t) ставится в соответствие F(p). Переход от f(t) к F(p) осуществляется с помощью прямого преобразования Лапласа. f(t) – функция времени, оригинал, F(p) – изображение.

.

f(t) – должна быть определена t0, иметь нулевые начальные условия и интегрируема на участке [0;+). Операторный метод позволяет свести операцию дифференцирования к умножению, а операцию интегрирования – к делению.

Таким образом, с помощью операторного метода от дифференциального уравнения переходят к алгебраическому. Затем находят решения и из них при помощи обратного преобразования получают решения заданного дифференциального уравнения.

.

Запишем уравнение (1) в операторной форме:

Передаточной функцией системы регулирования или ее отдельного элемента (звена) называют отношение изображения искомой функции к изображению воздействия (возмущения).

.

Имея W элемента или системы и зная входное воздействие, можно найти выходной сигнал. Строится изображение входного сигнала x(p) , умножается на передаточную функцию и получается изображение выходного сигнала. Затем получается оригинал выходного сигнала. Передаточную функцию нельзя определить экспериментально, в отличие от передаточного коэффициента.

Динамический режим работы АСР.

Это основной режим, в котором находятся реальные АСР. Динамика значит - движение, а динамический или переходный режим – это движение АСР от одного устойчивого состояния к другому.

Исследование движения АСР под действием внешних воздействий, задающих и возмущающих, составляет основной вопрос динамики регулирования.

Типовые воздействия.

При исследовании или анализе поведения систем, необходимо рассматривать какие- либо воздействия на систему, то есть знать оригинал входного сигнала. В ТАУ в качестве типовых входных воздействий принят ряд сигналов.

  1.  Единичный скачок.

 (37)

разновидности:  

Наиболее распространённое воздействие в АСР. Оно очень легко реализуется (включение напряжения, резкое открытие заслонки или клапана) резким изменением задающего воздействия. Любой сигнал может быть представлен в виде суммы единичных сигналов различной амплитуды и с различным запаздыванием.

  1.  Единичный начальный импульс или дельта функция.

(38)

Любой сигнал можно представить, как сумму единичных начальных импульсов различной амплитуды и длительности. На практике этот сигнал реализуется ударным возмущением (удар нагрузки на валу, ток короткого замыкания генератора).

3.Входной синусоидальный сигнал.

(39)

Реальный сигнал может быть представлен в виде ряда Фурье:

Динамические характеристики АСР.

Динамические характеристики получаются, как реакции АСР на рассмотренные выше типовые входные воздействия.

1. Реакция элемента или системы на 1 ступеньку, называется переходной характеристикой элемента или системы.

2. Реакция на единичный импульс δ(t), называется импульсной переходной характеристикой или функцией веса.

Для сравнения различных переходных процессов введены показатели качества переходного процесса.

Различают три вида реакции на ступенчатый сигнал: монотонный (наилучший), апериодический, колебательный (для некоторых систем недопустим).

Показатели качества:

Время регулирования. В статической системе регулируемый параметр достигает заданного значения за бесконечное  время, на практике оперируют конечными значениями времени регулирования, которое определяется как время, за которое рассогласование достигает определённого значения и не превышает его в последствии, то есть .

обычно принимают 5%, но для точных систем управления она может быть и меньше. Иногда в качестве зоны берётся зона нечувствительности АСР (особенно для релейных систем).

Перерегулирование: ,%. Для большинства АСР , но есть объекты не допускающие перерегулирования.

Колебательность: количество min или max за время регулирования.

  1.  Частотные характеристики.

Реакция на SIN сигнал.

- фаза выходного сигнала для инерционных элементов <0.

Коэффициент передачи определяется:

(40)

где А=А21 – комплексный коэффициент передачи – показывает, насколько изменится амплитуда входного сигнала на выходе и сдвиг фаз между ними. Комплексный коэффициент передачи характеризует динамику элемента при 1 фиксированной частоте, а реальный сигнал- гамма гармонических сигналов с частотами в общем случае от 0 до , поэтому, чтобы описать динамику элемента необходимо знать комплексный коэффициент передачи для всего диапазона частот (от 0 до ).

Необходимо вспомнить способы представления sin- ых сигналов.

- нормальное представление.

Можно также представить в виде вектора на комплексной плоскости с помощью преобразования Эйлера:

Частотная функция, описывающая динамику процесса называется: амплитудо-фазо-частотная функция.

.

,

где P(w) – вещественная частотная функция, Q(w) – мнимая частотная функция.

Пример:

Геометрическое место точек концов векторов комплексно функции представленные на плоскости называется годографом.

- амплитуда частотной функции,

- фаза частотной функции.

Логарифмические характеристики.

Для полного и наглядного представления во всем диапазоне частот характеристики строятся в логарифмическом масштабе.

ЛАЧХ:

A()

0.01

0.1

1

10

100

1000

L()

-40

-20

0

20

40

60

Строится ЛАЧХ следующим образом:

Для расчётов используется асимптотическая ЛАЧХ – ломанная из отрезков прямых, аппроксимирующая истинную ЛАЧХ. Возникающая погрешность меньше или равна 5%, а это значит, что она удовлетворяет требованиям точности.

Частоты, при которых сопрягаются различные участки ломаной называются частотами сопряжения.

ЛФЧХ: угол отклонения в градусах или радианах, а частота в логарифмическом масштабе, что позволяет сжать график.

Структурная схема.

Графическое изображение АСР с обозначением всех связей, где каждый элемент представлен динамической характеристикой. Такой характеристикой может быть передаточная функция W(р), переходная или импульсная переходная характеристика или частотные характеристики.

Структурная схема простейшей АСР:

где W1(p) – переходная функция регулятора, W2(p) – п.ф. исполнительного механизма, W3(p) – п.ф. объекта управления, W4(p) – п.ф. чувствительного элемента.

Для расчёта всей АСР в целом необходимо найти эквивалентную переходную функцию Wэкв(p) с помощью эквивалентных преобразований. Выполняемые при этом действия полностью аналогичны нахождению эквивалентного коэффициента передачи. - при последовательном соединении звеньев,

- при охвате ООС

- при параллельном соединении звеньев.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32140. LC {DL аббревиатура на звания известной консалтинговой фирмы rthur D. 27.5 KB
  Конкретные модели относящиеся к отмеченному концептуальному подходу в основном различаются по 3 ключевым характеристикам: 1 оценочные показатели по осям матрицы которые так или иначе определяют существенные характеристики каждого конкретного бизнеса; 2 содержание и форма самих матриц характеризующие уровень глубины и детализации позиционирования; 3 наборы типовых стратегических решений которые соответствуют различным позициям бизнеса на сетке матрицы а также различным маршрутам возможного движения бизнеса по разным позициям в...
32141. Производственная стратегия как подсистема корпоративных стратегий 27.5 KB
  Производственная стратегия это подсистема корпоративной стратегии представленная в виде долгосрочной программы конкретных действий по созданию и реализации продукта организации; подсистема предусматривает использование и развитие всех производственных мощностей организации в целях достижения стратегического конкурентного преимущества. Для многих промышленных компаний производство того или иного продукта как правило является наиболее сложной и масштабной деятельностью. При системной оценке производственных затрат как для...
32142. Стратегия управления персоналом 28.5 KB
  Стратегия управления персоналом Стратегия управления персоналом это подсистема стратегии организации представленная в виде долгосрочной программы конкретных действий по реализации концепции использования и развития потенциала персонала организации в целях обеспечения ее стратегического конкурентного преимущества. Стратегия использования и развития потенциала персонала наряду с продуктовомаркетинговой стратегией является ключевой функциональной стратегией организации. Стратегия реализующая принцип купить предполагает привлечение...
32143. Финансовая стратегия. Первичный формат. Особенности 32 KB
  Особенности Финансовая стратегия это подсистема корпоративной стратегии представленная в виде долгосрочной программы конкретных действий по использованию собственных и привлеченных внешних финансовых ресурсов в организации для достижения стратегического конкурентного преимущества. Первичный формат стратегии. Значение финансовой стратегии т. Определение основных целей финансовой стратегии.
32144. Основные этапы цикла реализации стратегии 31 KB
  Основные этапы цикла реализации стратегии Реализация стратегии в широком смысле это непрерывная цикличная деятельность когда одна корпоративная стратегия регулярно заменяется другой качественно новой. Другими словами при расширенном толковании понятия циклическая реализация стратегии и стратегический менеджмент понимаемая как постоянная профессиональная деятельность фактически совпадают. На стадии запуска корпоративной стратегии каждый уровень менеджмента организации должен решать свои особые задачи. Вовторых завершить...
32145. Сущность стратегической эффективности 32.5 KB
  Сущность стратегической эффективности и одну из коренных причин текущей и перспективной актуальности стратегического менеджмента раскрывает тезис: в современном бизнесе ошибки в стратегии неизбежно приводят к поражению в конкурентной борьбе и ослаблению позиций организации на рынке; при этом стратегические ошибки исправить сколь угодно эффективными приемами оперативного менеджмента нельзя в принципе. Основные задачи стратегической рефлексии: логическое завершение стратегии организации; предложения по совершенствованию...
32146. Стратегический и тактический контролинг 40.5 KB
  Современный контроллинг включает в себя управление рисками страховой деятельностью предприятий обширную систему информационного снабжения предприятия систему оповещания путём управления системой ключевых финансовых индикаторов управление системой реализации стратегического тактического и оперативного планирования и систему менеджмента качества. Стратегический контролинг координация функции стратегического анализа целеполагания планирования и коррекции стратегии; осуществление контроля за функционированием всей системы в целом;...
32147. Элементы сбалансированной системы показателей 24.5 KB
  Элементы сбалансированной системы показателей Основной принцип ССП который во многом стал причиной высокой эффективности этой технологии управления управлять можно только тем что можно измерить. ССП делает акцент на нефинансовых показателях эффективности давая возможность оценить такие казалось бы с трудом поддающиеся измерению аспекты деятельности как степень лояльности клиентов или инновационный потенциал компании. Авторы ССП предложили четыре направления оценки эффективности отвечающие на самые значимые для успешной деятельности...
32148. Задачи и функции подразделения стратегического развития 31 KB
  Перед отделом стратегического развития который должен функционировать на постоянной профессиональной основе стоят две главные задачи: Сведение всех стратегических наработок произведенную в первую очередь самим отделом а также другими по разделениями Организации в заданные определенным форматом проекты решений. Проекты в установление порядке представляются отделом в органы управления организации которые уполномочены принимать соответствующие стратегические решения. В большинстве организаций такими органами управления являются:...