Линейный анализ систем управления. Исследование элементов линейной системы управления. Пакет Control Toolbox и его использование для расчета систем управления, страница 11

Решение задачи синтеза рассматривается как выбор параметров  последовательного и параллельного корректирующего звена в части определения их передаточной функции.

Для заданной передаточной функции неизменяемой части требуется определить передаточную функцию корректирующего звена, чтобы обеспечить желаемые характеристики замкнутой системы.

Задача структурного синтеза представляет собой выбор наилучшего способа коррекции, последовательного или параллельного.

В настоящее время самолеты, как объекты управления, разрабатываются с малыми запасами устойчивости, либо неустойчивыми в целях максимального использования летных характеристик.

Для статически неустойчивого самолета с положительным значением степени продольной устойчивости по перегрузке используется смешанная форма коррекции.

Выбор автоматики включает два этапа решения задачи:

1.На первом этапе выбирают последовательное корректирующее звено (префильтр предварительный), который обеспечивает такую передаточную функцию разомкнутой системы, которая может стать устойчивой в замкнутом состоянии.

Неизменяемая часть: годограф

                                           

                                                        

Таким образом, на первом этапе коррекция характеристик неизменяемой части системы позволяет подготовить характеристики прямой цепи к устойчивости в замкнутом состоянии.

2.Выбор параллельного корректирующего звена завершает решение задачи в части синтеза замкнутой системы в целях получения желаемой передаточной функции и желаемых динамических характеристик.

Желаемые передаточные функции.

Требуемые статические и динамические характеристики.

Требуемые характеристики и желаемая передаточная функция определяют те показатели технической системы, которые необходимо обеспечить в результате решения задачи синтеза, поэтому в доказательную документацию по разработке СУ включены следующие разделы:

1.Обоснование тактико-технических характеристик устойчивости и управляемости.

2.Описание метода разработки систем управления, результатов расчета характеристик устойчивости и управляемости, и подтверждение тактико-технических характеристик по результатам испытаний.

   Обоснование требований выполняется на основе анализа конкурирующих систем и современного уровня развития авиационной техники.

Основные требования к технической системе с автоматикой включают следующие показатели:

1.Требуемая точность при установившихся воздействиях

2.Полоса пропускания, которая определяет максимальное значение частоты, на которой амплитудная характеристика , а логарифмическая .

3.Частота колебаний и относительный коэффициент демпфирования в коротко-периодическом движении. 

4.Требования к характеристикам переходного процесса задаются значениями времени срабатывания, относительного перерегулирования; времени переходного процесса, которые зависят от этапа полета и решаемой на этапе задачи.

Перечисленные требования определяют желаемые ЛАФЧХ.

При синтезе системы управления решение можно искать в классе минимально – фазовых систем и в классе не минимально – фазовых. Минимально – фазовые системы обладают в полосе пропускания свойствами апериодического звена:

     

Таким образом, решение задачи синтеза обладает следующими свойствами:

1.В классе минимально – фазовых систем запас по фазе немного меньше .

2.В классе не минимально – фазовых систем приводит к меньшему запасу устойчивости и к меньшей точности.

Определение передаточной функции последовательного корректикующего звена.

Исходными данными для решения задачи является передаточная функция неизменяемой части системы.

Ставится задача определить ЛАФЧХ и передаточную функцию последовательного корректирующего звена минимально – фазовой системы.

По разности амплитудной характеристики желаемой передаточной функции и неизменяемой части определяем амплитудную характеристику и передаточную функцию корректирующего звена.

 Решение с использованием MatLab:

WNP=tf([ ],[ ])

Bode(WNP)

Wkor=tf([ ],[ ])

Ws=WNP*Wkor;

Margin(Ws)  запасы  

Wz=feedback(Ws,1)

Ltiview(5 графиков)