Отклонения нагрузки влияют на переменные процессы. Их источником могут быть возмущающие силы в механических системах, например воздействие порывов ветра на стабилизированную антенну, волн на корабль, нагрузки на мотор. В управлении процессами отклонениями нагрузки могут быть колебания интенсивности входного или выходного потока; в тепловых системах ими могут быть колебания окружающей температуры и т. д. Возмущения нагрузки происходят обычно медленно. Они могут быть и периодическими; например волны в системе управления корабля.
Погрешности измерения возникают в датчиках и могут быть как статическими (неточность калибровки), так и динамическими (динамика самого датчика). Типичные параметры: гироскопические измерения и измерения уровня жидкости в ядерном реакторе. Характер погрешностей измерений часто зависит от качества фильтрации в приборах.
В тех случаях, когда управляемую переменную нельзя измерить непосредственно, ее определяют косвенно по другим переменным. Связь между управляемой и измеряемой переменными может оказаться достаточно сложной. Ее можно характеризовать как нелинейную нестационарную динамическую систему. Наиболее распространенная ситуация - это когда один прибор осуществляет измерения быстро, но с большими погрешностями, а другой дает точные значения, но с длительной задержкой (например результаты лабораторного анализа).
Колебания параметров системы. Поскольку мы используем линейную теорию, то здесь рассматриваются только аддитивные отклонения нагрузки и шумы в измерениях. Однако реальные системы часто бывают нелинейными. Это означает, что возмущения могут принимать более сложный характер. Так как линейные модели получают линеаризацией нелинейных, то некоторые возмущения проявляются в виде колебаний параметров линейных систем.
При анализе систем управления обычно используют четыре вида возмущений: импульс, скачок, лифт и синусоиду.
Импульс и пульсация - это простейшие модели возмущений
короткой продолжительности, которые могут описывать как отклонения нагрузки,
так и ошибки измерений. Для непрерывных систем возмущение моделируется
импульсом (дельта-функцией), для дискретных систем - пульсацией с единичной
амплитудой и продолжительностью, равной одному периоду квантования.
Дельта-функция 
обладает следующими свойствами,
которые будут в дальнейшем использованы при анализе САУ:
|
|
Линейная непрерывная система полностью определяется импульсной характеристикой, поэтому при математическом описании САУ применяют импульс.
Ступенчатое воздействие или единичный скачок (рис. 2.2) также является мо-делью возмущения и обычно используется для представления отклонения нагрузки или смещения в измерении.
Рис. 2.2.
|
|
Синусоида (синусоидальная волна) - это прообраз периодического возмущения. Выбор ее частоты позволяет моделировать как низкочастотные отклонения нагрузки, так и высокочастотный шум в измерениях.
Возмущения удобно рассматривать как выход динамической системы. С точки зрения модели типа “вход-выход”, их можно описать импульсной характеристикой. Кроме того, можно считать, что возмущение - это реакция динамических систем с нулевым входным сигналом, но с начальными условиями, отличными от нуля. Их основные характеристики определяются генерирующей динамической системой. Такой подход, конечно, применим как к непрерывным, так и к дискретным системам.
Скачок может вырабатываться интегратором, а синусоида – гармоническим осциллятором.
Выполнив процедуру линеаризации для каждого элемента САУ в соответствии с методикой, изложенной в разделе 2.2, получим систему линейных уравнений в отклонениях для выходных сигналов каждого звена. Из этих уравнений можно исключить выходные сигналы всех промежуточных звеньев, оставляя управляемые переменные, управляющие воздействия и внешние возмущающие воздействия. В результате для каждой управляемой переменной составляют одно линейное дифференциальное уравнение в отклонениях степени n. В частности, если объект управления имеет одну управляемую переменную y(t) и одно внешнее возмущающее воздействие w(t), то в результате указанных действий будет получено следующее дифференциальное уравнение:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
; 
.