Другие предметы \ Основы автоматики и систем автоматического управления

Системы радиоавтоматики, их классификация и показатели качества. Частотные характеристики СУ. Типовые элементарные звенья СУ и их логарифмические характеристики, страница 13

Описание СУ обычно начинают с идентификации ПФ звеньев и вычисления ПФ разомкнутой системы . Если анализ системы предполагается проводить во временной области, то следует решить задачу перехода от описания системы с помощью ПФ к описанию в ПС. Существует несколько формальных способов решения такой задачи для произвольного вида ПФ. Общим недостатком этих способов является сложность выполнения проверки правильности описания системы в ПС. Для СУ, структура которых состоит из типовых элементарных звеньев, возможен и более удобный способ решения задачи: описание СУ в ПС по структурной схеме.

Сначала рассмотрим более удобный для СУ способ описания в ПС по структурной схеме системы. В основу этого способа заложена главная идея метода ПС: состояние системы в каждый момент времени определяют значения элементов памяти, характеризуемые компонентами вектора состояния. В непрерывной системе элементами памяти являются интеграторы, поэтому следует по ПФ составить структурную схему, содержащую только усилительные и интегрирующие звенья. Далее выходы интегрирующих звеньев обозначают через компоненты вектора состояния системы, входы интегрирующих звеньев определяют поведение производных этих компонент. Остается по структурной схеме записать уравнения состояния и наблюдения.

Для составления структурной схемы используется ПФ разомкнутой СУ , которая, в большинстве случаев, представляет собой произведение ПФ типовых элементарных звеньев. Среди этих звеньев встречаются апериодическое и форсирующее звенья, для которых необходимо применить эквивалентные структурные преобразования (эквивалентными называются такие преобразования структуры, которые не меняют ПФ звена).

1.Преобразование структуры апериодического звена.

Представим ПФ апериодического звена в виде:

Такому представлению ПФ, согласно содержанию разд. 1.6, соответствует структурная схема, показанная на рис. 1.29, а. Схема содержит интегратор (элемент памяти) и два усилительного звена.

2. Преобразование структуры форсирующего звена при наличии интегратора.

Очевидное преобразование ПФ последовательного соединения форсирующего звена и интегратора:

приводит к структурной схеме с параллельным включением интегратора и усилительного звена (рис. 1.29, б).

3. Преобразование структуры форсирующего звена при наличии апериодического звена (такое преобразование рекомендуется использовать для описания в ПС статических СУ).

Параллельное соединение усилительного звена K₁ и апериодического звена имеет ПФ:

при выполнении условий:

Эквивалентная структурная схема для последовательного соединения апериодического и форсирующего звеньев приведена на рис. 1.29, в.

4. Преобразование структурной схемы соединения с дифференцирующим звеном в цепи обратной связи.

В составе некоторых СУ встречается электромеханический привод (например, в следящем измерителе угловых координат положением антенны обычно управляет электродвигатель). С целью улучшения характеристик такого привода с ПФ применяют тахометрическую обратную связь, включая в цепи обратной связи звено с ПФ вида

Представим ПФ соединения в виде:

Такому представлению соответствует структурная схема, показанная на рис.

1.29, г. ПФ представляет последовательное соединение форсирующего звена и интегратора, а произведение является сочетанием форсирующего и апериодического звеньев. Эквивалентное структурное преобразование таких элементов рассмотрено выше. Таким образом наличие интегратора в решает проблему избавления от дифференцирующего звена в цепи, охваченной обратной связью.