76405

Точность систем автоматического управления. Коэффициенты ошибок

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Одним из основных требований, предъявляемых к САУявляется точность воспроизведения задающего воздействия, которая определяется формой установившегося процессауправления (увын.(t)). При этом установившаяся ошибкасистемы будет

Русский

2015-01-30

62.67 KB

9 чел.

Точность систем автоматического управления. Коэффициенты ошибок.

Одним из основных требований, предъявляемых к САУявляется точность воспроизведения задающего воздействия, которая определяется формой установившегося процессауправления (увын.(t)). При этом установившаяся ошибкасистемы будет

, (5.7)

а полное значение ошибки, существенное для началапроцесса, равно

.

Установившееся значение ошибки в САУ можно определить воспользовавшись теоремой о предельном значении оригинала из операционного исчисления.

Если функции  и  - оригиналы и E(S) – изображение функции , то

. (5.8)

Обычно точность САУ определяют для типовых режимов работы. Простейшими из них являются режимы:

- при постоянной величине внешнего воздействия;

- при изменении внешнего воздействия с постоянной скоростью;

- при гармоническом воздействии.

A. Найдем значение установившейся ошибки в замкнутой САУпри постоянной величине внешнего задающего воздействия g(t) = const = g0.

Пусть передаточная функция разомкнутой цепи – W(S). Тогда передаточная функция замкнутой системы для ошибки будет равна

. (5.9)

Согласно теореме о предельном значении оригинала (5.8), выражение установившейся ошибки принимает вид

. (5.10)

При  и , где M(S) и Q(S) не содержат множителя S, с учетом (5.8) получим

. (5.11)

Это значение ошибки называется статической ошибкой.

B. Пусть задающее воздействие изменяется с постоянной скоростью

. (5.12)

По формулам (5.8) и (5.9), с учетом того, что в этом случае , найдем

 . (5.13)

Чтобы ликвидировать нарастание ошибки в этом случае, передаточная функция разомкнутой цепи САУ – W(S) должна иметь нулевой полюс. Тогда, как следует из формулы (5.13), получим . Это постоянное значение ошибки называется скоростной ошибкой.

Например. Пусть  (один нулевой полюс).

Тогда из (5.13) получим

.

Если в этом примере задающее воздействие постоянное, то установившаяся ошибка в САУ будет равна нулю

.

Итак, система, имеющая нулевой полюс в передаточной функции разомкнутой цепи W(S)не будет иметь статической ошибки и даст постоянное значение скоростной ошибки.

Такая система называется астатической системой. В передаточной функции разомкнутой цепи W(S) необходимо присутствие интегрирующего звена.

Следящие системы и системы программного управления должны проектироваться как астатические. Системы, настраиваемые на поддержание постоянного значения регулируемой величины, могут иметь и статические ошибки.

В следящей системе интегрирующим звеном, создающимастатизм, является исполнительный двигатель. Угол поворота вала (или линейное перемещение) будет пропорционален интегралу от входного управляющего сигнала (напряжения).

Как видно из формул ошибок (5.11) и (5.13), для уменьшения величины ошибки надо увеличивать общий коэффициент усиления К разомкнутой цепи системы. Поэтому величина Кименуется добротностью системы.

Можно строить САУ также с астатизмом второго и более высокого порядка и не только по отношению к задающему воздействию, но и по отношению к возмущающему воздействию. Условие астатизма при этом будет другим и будет определяться из условия.

. (5.14)

C. Точность при гармоническом воздействии. Установившаяся ошибка в этом случае определяется частотными характеристиками замкнутой системы, рассмотренными ранее.

Пусть входное воздействие изменяется по закону

. (5.15)

В линеаризованной системе в установившемся режиме ошибка будет меняться также по гармоническому закону

. (5.16)

Точность САУ в этом режиме можно определить по амплитуде ошибки, воспользовавшись определением АЧХ замкнутой САУпо ошибке

. (5.17)

Обычно система управления проектируется таким образом, чтобы была много меньше амплитуды входного сигнала .

Следовательно, должно выполняться условие  на рабочей частоте .

Тогда выражение (5.17) можно заменить приближенным

. (5.18)

Эта формула позволяет вычислить амплитуду ошибки в установившемся режиме, а также решить задачу синтеза САУ, обеспечивающую заданную точность в установившемся режиме. Например, при построении желаемой ЛАЧХ на частоте управляющего воздействия (рабочей частоте - ) при заданной амплитуде входного воздействия -  и допустимой амплитуде ошибки - определяется, так называемая, контрольная точка с координатами  и . Желаемая ЛАЧХ должна пройти через эту точку (или чуть выше).

Часто при проектировании и испытании систем управления пользуются синусоидальным задающим сигналом и в том случае, когда требования к системе поставлены по максимальной скорости и максимальному ускорению входного воздействия. В этом случае можно определить эквивалентный синусоидальный сигнал.

Если , то скорость и ускорение будут

.

Следовательно,

.

Отсюда вычисляются частота  и амплитуда синусоидального задающего воздействия, соответствующие требуемым максимальной скорости и ускорению, а именно:

. (5.19)

Эти значения используются для нанесения координат контрольной точки на поле построения желаемой ЛАЧХразомкнутого контура системы управления.

D. Установившаяся ошибка при произвольном воздействии (коэффициенты ошибок).

В общем случае изображение ошибки  воспроизведения задающего воздействия  выражается формулой

. (5.20)

Разложим передаточную функцию по ошибке в ряд по возрастающим степеням комплексной величины S (ряд Тейлора). Функция , как правило, дробно-рациональная.

. (5.21)

Коэффициенты С0, С1, С2, … называют коэффициентами ошибок. Они определяются по общему правилу разложения функции в ряд Тейлора:

. (5.22)

Поскольку функция  дробно-рациональная, коэффициенты ошибок можно получить простым делением многочлена-числителя на многочлен-знаменатель этой функции по известному алгебраическому правилу.

Перейдем в формуле (5.21) к оригиналам, получим формулу для установившейся ошибки

. (5.23)

Коэффициенты С0 соответствует статической, а С1 – скоростной ошибкам. Следует отметить, что увеличение коэффициента усиления К разомкнутой цепи влечет за собой уменьшение всех видов установившихся ошибок замкнутойСАУ.

Вычисление установившихся ошибок по приведенным формулам имеет практический смысл при достаточно медленном изменении внешнего воздействия. Иначе эта ошибка не будет реальной из-за наличия значительной переходной составляющей процесса.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77703. Устройства записи информации со сменными дисками 2.29 MB
  Однако в ближайшее время их скорее всего заменят пишущие DVDнакопители которые работают быстрее позволяют записывать прожигать 47Гбайт DVDносители что значительно удобнее 700Мбайт CDдисков и кроме того обеспечивают обратную совместимость с CDносителями поскольку могут работать как обычные накопители CDRW. Так МОнакопитель Fujitsu работает медленнее накопителей CDRW и DVDRW а по цене сильно проигрывает первым и сравним со вторыми. В том случае когда требуется иметь постоянно под рукой пятьдесять сменных...
77705. Флэш-память. От ROM к Flash 572.5 KB
  Внимание которое уделяется флэш-памяти вполне объяснимо –ведь это самый быстрорастущий сегмент полупроводникового рынка. Ежегодно рынок флэш-памяти растет более чем на 15 что превышает суммарный рост всей остальной полупроводниковой индустрии.
77706. Технологии развития современной памяти 115 KB
  Всего за несколько десятилетий в области технологий хранения данных произошли разительные перемены а появление флешпамяти без преувеличения можно назвать революцией. Сегодня принцип хранения информации в электронных устройствах конечно отличается от условных расчётов Фейнмана но размер единичного элемента хранения известен – около 40 нм в коммерческих устройствах на основе флешпамяти. Технологии устройств памяти следующего поколения будут использовать новые материалы обладать временем доступа в единицы наносекунд и хранить информацию...
77707. Трёхмерная графитовая память 35.5 KB
  На сделанных сканирующим электронным микроскопом снимках видны графитовая полоска неизменённой ячейки памяти вверху и содержащей бит данных Выход нашли исследователи из Университета Райса Rice University в Хьюстоне которые показали что родственник графена – графит – может быть адаптирован для создания быстрых высокоёмких устройств хранения обладающих преимуществами по сравнению с флэшпамятью которой комплектуется сегодня множество мобильных устройств. Ячейки памяти могут быть расположены в виде вертикальных массивов что в...
77709. Современные тенденции развития носителей информации 697 KB
  Интерфейс IDE Что бы ни говорили сторонники SCSI широкое распространение IDEустройств на сегодняшний день свершившийся факт. В идеале каждое IDEустройство стоит подключать к отдельному каналу в этом пожалуй заключается основное преимущество SCSI. И это одно из главных преимуществ IDE перед SCSI. SCSI Smll Computer System Interfce Несмотря на кажущееся засилье устройств с интерфейсом IDE EIDE по объемам выпуска за SCSI жесткими дисками всетаки остается около 27 рынка.
77711. УСТРОЙСТВО СОВРЕМЕННЫХ МОДЕМОВ 1011.5 KB
  Эти требования приводят к тому что в отличных по конструкции модемах одни и те же методы и протоколы реализованы различными способами. Один из вариантов исполнения модема можно представить в виде изображенном на рис. Устройство современного модема: 1 порт интерфейса DTE DCE; 2 порт канального интерфейса Рис. Устройство современного модема Модем состоит из адаптеров портов канального и DTE DCE интерфейсов; универсального PU сигнального DSP и модемного процессоров; постоянного ПЗУ ROM постоянного энергонезависимого...