Схема с дополнительным воздействием по производной от промежуточной величины
В этой схеме (рис.3,б) на вход регулятора подается не только отклонение регулируемой величины у, но и некоторый опережающий сигнал, чаще всего первая производная отклонения вспомогательной величины. Этот сигнал быстрее реагирует и на возмущающее и на регулирующее воздействия.
Передаточная функция регулирующего устройства (рис.3,б)
(2.11)
передаточная функция системы в разомкнутом состоянии
(2.12)
В силу малой инерционности канала Wzи (р) коэффициент усиления регулятора Wр (р) может быть выбран относительно большим: Wр (р)→∞, тогда
(2.13)
Передаточные функции эквивалентных объекта и регулятора
(2.14)
Последнее выражение позволяет выбрать передаточную функцию преобразователя Wα(р). В частности, в наиболее распространенном на практике случае ПИ – регулятора
получим
, (2.15)
где
; 
.
Расчет параметров регуляторов в такой системе осуществляется в следующей последовательности:
1. Находят оптимальные параметры дифференциатора 
. Для этого обычным методом определяют настройки одноконтурной АСР с ПИ-регулятором 
и регулируемым объектом 
, определяемыми выражениями (2.14).
Оптимальные параметры дифференциатора связаны с параметрами соотношением
.
2. Определяют оптимальные параметры Wр(р) из условия сохранения внутренним контуром АСР, передаточная функция которого 
, необходимого запаса устойчивости. Параметры настройки Wр(р) определяются по характеристике объекта
|
|
|
.
3. Заключительным этапом расчета является проверка предположения о малой инерционности внутреннего контура по сравнению с внешним. Проверка выполняется следующим образом.
Расчет настройки дифференциатора осуществляется в предположении, что передаточная функция исходной разомкнутой АСР, представленная выражением (2.12), может быть заменена более простым (2.14) . Погрешность, которая получается при такой замене, может быть учтена множителем
Очевидно, такая замена возможна, если в существенном для АСР диапазоне частот
На практике это условие может быть реализовано двумя неравенствами:
,
где а и b – заданные небольшие числа (обычно а = 0,1, b = 50).
В заключение следует подчеркнуть, что качество регулированных в обоих вариантах каскадных схем (рис.3) тем выше, чем меньше инерционность внутреннего канала Wzи(р) по сравнению с регулирующим Wуи (р), т.е. чем ближе к регулирующему органу объекта взята точка отбора промежуточной величины.
КОМБИНИРОВАННЫЕ САУ
Рассмотренные ранее каскадные схемы обеспечивают требуемое качество переходного процесса в системе главным образом при внутренних возмущениях. Если же на систему действуют значительные внешние возмущения и если представляется возможность выделить и измерить главные из них, то рекомендуется строить комбинированную систему регулирования. Структурная схема такой схемы представлена на рис.4.
|
|
|
Рис. 4. Структурная схема комбинированной САУ.
Система содержит минимум два контура регулирования. Разомкнутый контур с преобразователем Wк(р) служит для компенсации основного возмущения (или возмущений) f; замкнутый контур с регулятором Wр(р) окончательно корректирует процесс, отрабатывая ошибки компенсации первого контура и другие неучтенные возмущения, многие из которых практически не могут быть контролируемыми (помехи). Комбинированное управление сочетает в себе два принципа регулирования: регулирование по возмущению и регулирование по отклонению.
Выбор преобразователя Wк(р) осуществляется из условий полной инвариантности системы по отношению к компенсируемому возмущению. Под условиями инвариантности будем понимать такие условия, выполнение которых обеспечивает полное отсутствие отклонения регулируемой величины у в переходном процессе, вызываемом данным возмущением
|
|
|
Полное уравнение системы для схемы рис.4 имеет вид
где
- передаточная функция замкнутой системы по заданию, т.е. главный оператор системы;
-передаточная функция замкнутой системы по возмущению.
Система считается инвариантной по отношению к возмущающему воздействию f , если 
. Это возможно тогда, когда ее числитель равен нулю.
Отсюда, условие инвариантности регулируемой величины у относительно возмущения f имеет вид
,
а передаточная функция преобразователя (компенсатора возмущения)
(2.16)
При расчете комбинированных систем сначала рассчитывается замкнутый контур регулирования по отклонению регулируемой величины (определяются параметры регулятора Wр(р), по характеристике объекта Wуп(р), затем контур компенсации возмущения f из условия инвариантности регулируемого параметра у относительно f.
Основанием такого подхода является то обстоятельство, что возмущение f будет скомпенсировано и на долю регулятора Wр(р) остается лишь устранение последствий действия f и других некомпенсируемых возмущений.
На практике, как правило, никогда не удается обеспечить условия полной инвариантности (2.16), поэтому стремятся выполнить лишь частичные условия инвариантности, при которых в пределах возможного будет обеспечиваться минимальное отклонение регулируемой величины, вызванное этим возмущением.
|
|
|
Для большинства рассматриваемых объектов функции (2.16) могут быть представлены в виде
, (2.17)
где множители вида 
учтены повышением порядка выражения (2.17).
Тогда задача сводится к поиску простейшего, технически реализуемого элемента, способного наилучшим образом воспроизвести функцию (2.17). Одним из таких элементов может быть, например, звено с передаточной функцией
, (2.18)
где Т1к и Т2к – значения параметров компенсатора, при которых осуществляются наилучшее из возможных приближений (2.18) и (2.17).
Методы выбора аппроксимирующего элемента (2.18) и определения параметров Т1к и Т2к приводятся в литературе [1.4].
Передаточная функция компенсатора Wк(р) не входит в передаточную функцию разомкнутой АСР, а следовательно, и в знаменатель передаточной функции замкнутой АСР, поэтому имеется достаточная свобода в выборе параметров Wк(р), которые не оказывают влияния на устойчивость системы.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 284; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!