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

19301. Интернет-приложения. Средства телекоммуникаций. Поисковые машины. Новостные ленты. Интернет-магазины. Электронная коммерция 607 KB
  Лекция 16 Интернетприложения. Средства телекоммуникаций. Поисковые машины. Новостные ленты. Интернетмагазины. Электронная коммерция Интернетприложения. Средства телекоммуникаций Наиболее распространенные современные средства общения для своей работы использ
19302. Конденсаторы. Система условных обозначений и маркировки конденсаторов 163 KB
  Лекция № 5 Конденсаторы 1. Классификация основные электрические характеристики и параметры 2. Система условных обозначений и маркировки конденсаторов 1. Классификация и основные характеристики Основные понятия Конденсаторы лат Condenso сгущать уплотнят...
19303. Резисторы. Устройство, характеристики и параметры нелинейных резисторов 88.5 KB
  Лекция 4 2.1 Резисторы 1. Классификация и параметры резисторов 2. Устройство и применение линейных резисторов 3. Устройство характеристики и параметры нелинейных резисторов 1. Классификация и параметры резисторов Основные понятия Термин резистор про
19304. Основы техники измерений параметров технических систем 455.75 KB
  Модели измерения и основные постулаты метрологии. Виды и методы измерений. Погрешности измерений. Нормирование погрешностей и формы представления результатов измерений. Внесение поправок в результаты измерений. Оценка не исключенной составляющей систематической погрешности измерений. Выявление и исключение грубых погрешностей (промахов). Качество измерений.
19305. Полупроводниковый диод. Выпрямительные и импульсные диоды 248.5 KB
  Содержание лекции Общее устройство классификация и системы обозначений диодов. Полупроводниковыми диодами называют электро-преобразовательные полупроводниковые приборы с одним электрическим переходом имеющие два вывода. Основу полупроводникового...
19306. Полупроводниковые светодиоды и лазеры 156.5 KB
  Содержание лекции. Полупроводниковые лазеры. По своей сущности полупроводниковые лазеры подразделяются на два основных типа: инжекционные; неинжекционные. Инжекционные лазеры. Инжекционный лазер представляет собой полупроводниковый двухэле...
19307. Магнитомягкие материалы 363.5 KB
  Магнитомягкие материалы Магнитомягкие материалы это такие материалы которые обладают малой корцетивной силой Нс и высокой магнитной проницаемостью μ. Они характеризуется узкой петлей гистерезиса и малыми потерями на пёремагничивание и но используются в основном в...
19308. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 52 KB
  КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Общие сведения Важнейшими применяемыми в электротехнике твердыми проводниковыми материалами являются металлы и их сплавы. Из металлических проводниковых материалов могут быть выделены металлы высокой про...
19309. Привычки и здоровье 58 KB
  Привычки и здоровье Задачи: сформировать у ребят представление о полезных и вредных привычках; пропагандировать здоровый образ жизни; развивать творческие способности; воспитывать культуру общения. Подготовительная работа: индивидуальные и творческие зада...