9142

Синтез системы автоматического регулирования

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Синтез системы автоматического регулирования Под синтезом системы регулирования понимается направленный расчет, имеющей конечной целью отыскание рациональной структуры системы и установление оптимальных величин параметров ее отдельных звеньев. По от...

Русский

2013-02-24

376 KB

11 чел.

Синтез системы автоматического регулирования

Под синтезом системы регулирования понимается направленный расчет, имеющей конечной целью отыскание рациональной структуры системы и установление оптимальных величин параметров ее отдельных звеньев. По отношению к основе синтеза в настоящее время имеются разные точки зрения.

Синтез можно трактовать как пример вариационной задачи и рассматривать такое построение системы, при котором для данных условий работы (управляющие возмущающие воздействия, помехи, ограничения по времени работы и т.п.) обеспечивается теоретический минимум ошибки.

Синтез можно трактовать, как инженерную задачу, сводящуюся  к такому построению системы автоматического регулирования, при котором обеспечивается выполнение технических требований к ней. Подразумевается, что из многих возможных решений инженер, проектирующий систему, будет выбирать те, которые являются оптимальными с точки зрения существующих конкретных условий и требований к габаритам, весу, простоте, стоимости, надежности и т.п.

Мы рассмотрим только инженерный синтез и в более узком смысле. А именно, рассмотрим синтез, имеющей целью определение вида и параметров корректирующих средств, которые необходимо добавить к неизменяемой части системы регулирования (объект с регулятором), чтобы обеспечить требуемые динамические свойства.

При инженерном синтезе системы автоматического регулирования необходимо обеспечить, во-первых, требуемую точность и, во-вторых, приемлемый характер переходных процессов.

Решение первой задачи в большинстве случаев сводится к определению требуемого общего коэффициента усиления разомкнутой системы и, в случае необходимости, - вида корректирующих средств, повышающих точность системы (регулирование по управляющему и возмущающему воздействиям, изодромные устройства, неединичные обратные связи, масштабирование входной и выходной величин и т.п.). Эта задача может решаться при помощи определения ошибок в типовых режимах на основе критериев точности. Решение этой задачи, как правило, не сопряжено с трудностями принципиального или вычислительного характера, так как критерии просты и число определяемых параметров невелико. В простейшем случае необходимо найти общий коэффициент усиления разомкнутой системы.

Можно сказать, что точность обеспечивается при статическом расчете системы автоматического регулирования.

Решение второй задачи – обеспечение приемлемых переходных процессов – оказывается более трудным вследствие большого числа варьируемых параметров и многозначности решения задачи демпфирования системы. В настоящее время для целей синтеза широко используются вычислительные машины, позволяющие производить полное или частичное моделирование проектируемой системы. При моделировании становится возможным наиболее полно исследовать влияние различных факторов нелинейности, зависимость параметров от времени и т.д.

Однако моделирование на вычислительных машинах не может заменить расчетных методов проектирования, которые во многих случаях позволяют исследовать вопрос в общем виде и среди многих решений найти оптимальное.

Метод  логарифмических  амплитудных  характеристик

Наиболее приемлемы для целей синтеза логарифмические амплитудные характеристики, так как построение ЛАХ, как правило, может делаться почти без вычислительной работы. Особенно удобно пользоваться асимптотическими ЛАХ. В дальнейшем считаем, что в системе содержатся только минимально-фазовые звенья. В процессе синтеза можно ориентироваться на показатели качества переходного процесса или частотные критерии качества.

Методика синтеза методом логарифмических характеристик на следующих соображениях. ЛАХ разомкнутой системы условно можно разбить на три участка: низких, средних и верхних частот. При этом:

1. Участок низких частот практически не влияет на устойчивость. Высота расположения ЛАХ на низкочастотном участке зависит от коэффициента усиления, а он определяет величину ошибки установившегося режима. Наклон низкочастотного участка определяет порядок астатизма системы.

2. Среднечастотный участок определяет быстродействие, устойчивость и запасы устойчивости. В соответствие с ЛАХ и ЛФХ оптимальной разомкнутой системы наклон ЛАХ в области частоты среза должен составлять -20 дБ/дек, а запас устойчивости по фазе должен быть порядка .

3. Участок высоких частот практически не влияет ни на устойчивость, ни на точность.

На основании этого желаемую ЛАХ надо начинать строить со среднечастотного участка и слева и справа стараться участками со стандартными наклонами (кратными 20 дБ/дек) доводить до ЛАХ нескорректированной системы. Слева (в области низких частот) нельзя проводить ниже, чтобы не уменьшить коэффициента усиления. Чтобы поднять выше, надо увеличить коэффициент усиления. В случае совмещения  с  в области низких или верхних частот не требуется коррекции (деформации ЛАХ). Если в области верхних частот провести  параллельно , то корректирующее звено будет простым (усилительным) звеном на этих частотах. Желательно быстрое затухание ЛАХ в области высоких частот, чтобы уменьшить чувствительность системы к высокочастотным помехам.

Процесс синтеза обычно включает в себя следующие операции:

1. Построение располагаемой ЛАХ, или ЛАХ нескорректированной системы . Предполагается, что система, состоящая из регулируемого объекта и регулятора (не снабженного корректирующими средствами), построена исходя из требований в режиме стабилизации или слежения по мощности, скорости, ускорению и точности в статическом режиме. Синтезом необходимо обеспечить требуемое качество переходного процесса, т.е. запас устойчивости.

2. Построение желаемой ЛАХ . Делается на основе требований, предъявляемых к системе по точности, скорости и ускорению в типовом режиме и требований по запасу устойчивости или по качеству переходного процесса.

3. Определение вида и параметров корректирующего устройства. Наиболее просто определяется корректирующее устройство последовательного типа. Желаемая передаточная функция . Отсюда  

     ;     .               (2.13.7)

Т.е. ЛАХ последовательного звена равна разности между желаемой ЛАХ и ЛАХ нескорректированной системы.

4. Техническая реализация корректирующих средств. По виду ЛАХ последовательного корректирующего звена можно подобрать схему и параметры звена (или нескольких последовательно соединенных звеньев) по табл.2.5.1, или по более полным таблицам из литературы). Если звено последовательного типа трудно реализовать, то производится переход к звену отрицательной обратной связи. Как правило, хороший результат получается при охвате обратной связью части системы, имеющей большой коэффициент усиления.

5. Поверочный расчет и построение переходного процесса. В случае необходимости полученная система регулирования вместе с корректирующими средствами может быть исследована обычными методами анализа.

Выдержки из учебного пособия “Теория система автоматического регулирования” Бесекерский В.А., Попов Е.П.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41186. Расчет теплообмена при пузырьковом кипении жидкости в большом объеме 514.5 KB
  Это приводит к тому что практические расчеты теплоотдачи при пузырьковом кипении основываются на использовании эмпирических соотношений большинство из которых получено с применением аппарата теории подобия. В подтверждение сказанного рассмотрим ряд уравнений подобия для расчета теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости. В результате такого подхода было получено для средней теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости такое эмпирическое уравнение уравнение В. Результатом такого подхода явилось уравнение подобия для теплоотдачи при...
41187. Тонкие пленки наносимые в вакууме 222 KB
  Таким образом при нанесении тонких пленок одновременно протекают три основных процесса: генерация направленного потока частиц осаждаемого вещества пролет частиц в вакуумном пространстве от их источника к обрабатываемой поверхности осаждение конденсация частиц на поверхности с образованием тонкопленочных слоев. Метод термического испарения основан на нагреве веществ в специальных испарителях до температуры при которой начинается заметный процесс испарения и последующей конденсации паров вещества в виде тонких пленок на обрабатываемых...
41189. Разработка и принятие управленческих решений 86 KB
  Принятие решений – это организационный связующий процесс. Если коммуникации своего рода стержень пронизывающий любую деятельность в организации то принятие решений – это центр вокруг которого вращается жизнь организации.1 По поводу разработки и принятия решений в менеджменте ведутся продолжительные споры между специалистами.
41190. Учет обязательств МСФО 114 KB
  Определение обязательства Обязательства настоящая задолженность предприятия которая возникает вследствие прошедших событий и погашение которой как ожидается приведет к убытию ресурсов с предприятия которые воплощают в себе будущие экономические выгоды. Обязательства – это обязанность или ответственность действовать или поступать определенным образом. Обязательства могут иметь юридическую силу вследствие контрактных обязательств или законодательных требований. Но обязательства также возникают в результате ежедневной деловой практики...
41191. Теплообмен излучением 390 KB
  Природа теплового излучения Излучение – это перенос энергии при помощи электромагнитных волн испускаемых излучаемым телом. Последние проявляются в том что испускание и поглощение энергии излучения осуществляется отдельными порциями – фотонами света или квантами. Каждое конкретное тело обладает своим спектром излучения с соответствующим распределением электромагнитного излучения по длинам волн. Твердые тела и жидкости как правило имеют непрерывный спектр излучения
41192. Нанесение пленок методом ионного распыления 105 KB
  Принцип действия устройств ионного распыления основан на таких физических явлениях как ионизация частиц газа тлеющий разряд в вакууме и распыление веществ бомбардировкой ускоренными ионами. Таким образом плазма тлеющего разряда является генератором ионов необходимых для эффективной бомбардировки катода и его распыления. Схема ионного распыления Показателем эффективности процесса ионного распыления является коэффициент распыления который выражается числом удаленных частиц распыляемого вещества приходящихся на один бомбардирующий ион и...
41193. Учет собственного капитала за МСФО 139.5 KB
  Бухгалтерский учет капитала в простых товариществах очень похож на учет при единоличном владении. Основное отличие заключается в том что необходимо вести учет по счетам вложения и изъятия капитала каждого из партнеров и распределять между ними прибыли и убытки. В разделе балансового отчета Капитал партнеров необходимо отдельно показывать сальдо по каждому счету. Главное отличие бухгалтерского учета в акционерных обществах от учета в единоличных хозяйствах и товариществах заключается в учете капитала.
41194. Закон Кирхгофа 1.34 MB
  Плотности потока собственного излучения серого и абсолютно черного тел; их поглощательные способности; температуры тел. Рассмотрим случай равновесного излучения когда . расход энергии излучения равен ее приходу. Отношение плотности потока собственного излучения тела к его поглощательной способности одинаково для всех серых тел и равно плотности потока собственного излучения абсолютно черного тела при той же температуре.