Синтез корректирующих цепей линейных САУ. Часть IV: Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Теория автоматического управления»

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Синтез корректирующих цепей линейных САУ

Часть IV

(Методические указания к выполнению

 курсовой работы по курсу

«Теория автоматического управления».

 Специальность 0628)

Новокузнецк, 2004.

УДК 62-52 (07)

Рассматривается синтез корректирующих устройств линейных систем автоматического управления при размерных воздействиях с использованием логарифмических частотных характеристик, приводится сравнительный анализ корректирующих устройств различного типа, вопросы реализации коррекции, а также примеры синтеза корректирующих устройств различного типа.

КОРРЕКЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Постановка задачи синтеза корректирующих устройств

Под синтезом САУ понимают выбор и расчет структурной схемы и значений параметров ее отдельных элементов, обеспечивающих заданную точность в установившемся режиме и требуемые показатели качества процесса регулирования в переходном режиме. Практически задача синтеза сводится к определению общего коэффициента усиления системы для обеспечения заданной, статической точности и к синтезу корректирующих устройств для обеспечения заданных показателей качества переходного процесса.

Обеспечение точности работы САУ в установившихся режимах было рассмотрено в [l].

Корректирующими устройствами называют устройства с легко изменяемыми параметрами, вводимые в САУ для придания ей требуемых свойств (обеспечение устойчивости, улучшение показателей качества переходного процесса и т.д.).

Задача синтеза обычно имеет неоднозначное решение, т.е. можно создать сколько угодно замкнутых систем, удовлетворяющих заданным техническим условиям. Поэтому во всех случаях необходимо проектировать САУ таким образом, чтобы корректирующее устройство было наиболее простым.

Принципиальные схемы, способы включения и конструкция корректирующих устройств различны. Они зависят от принципиальной схемы и конструкции элементов САУ, а также от того, какие показатели качества процесса регулирования системы необходимо скорректировать в первую очередь.

По способу включения в САУ корректирующие устройства можно разделить на последовательные и параллельные. Иногда, особенно при сложных корректирующих устройствах, применяется смешанная коррекция (последовательно-параллельная).

При определении характеристик и схем корректирующих устройств обычно считают, что заданы:

t_пп- время затухания переходного процесса;

- перерегулирование;

 К  - коэффициент усиления разомкнутой САУ;

 - порядок астатизма системы  или

  - статическая точность.

Требуется найти передаточную функцию корректирующего устройства или ЛАХ L_ky, выбрать соответственно найденной L_ky схему коррекции и рассчитать параметры ее элементов. Если подобрать звено по таблицам типовых корректирующие звеньев не удается, то необходимо либо изменить желаемую логарифмическую характеристику, либо воспользоваться методами теории синтеза цепей [2]. При синтезе корректирующих устройств исходят из того, что объект регулирования (неизменяемая часть системы) задан, а синтезу подлежит изменяемая часть системы (регулятор). При этом особенно эффективными оказываются частотные методы синтеза, особенно методы, основанные на использовании логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ).

Для синтеза корректирующих устройств исходными данными являются: ЛАХ нескорректированной системы L_нси требования, предъявляемые к качеству процесса регулирования.

Синтез корректирующих устройств по ЛЧХ заключается в:

а) построении желаемых ЛАХ и ЛФХ;

б) определении вида и параметров корректирующих устройств;

в) технической реализации корректирующих устройств;

г) проверочном расчете системы с построением переходного процесса.

Формование желаемой ЛАХ

Для минимально-фазовых систем синтез корректирующих устройств может быть произведен с использованием лишь ЛАХ L_ж. При формировании ЛАХ L_ж следует исходить из следующего:

I. Вид низкочастотной области L_ж определяет главным образом точность САУ. Среднечастотная область (прилегающая к частоте среза ) определяет динамические свойства САУ, т.е. качество переходного процесса. Высокочастотная область практически незначительно влияет на качество переходного процесса и характеризует реакцию системы на высокочастотный сигнал.

2. Желаемая ЛАХ L_ж должна в возможно большем интервале частот совпадать с ЛАХ L_нсне  исходной нескорректированной системы. При значительном отличии L_нс и L_ж реализация корректирующих устройств значительно усложняется, особенно если требуется увеличить частоту среза  и существенно повысить коэффициент усиления на высоких частотах.

3. В области низких частот наклон желаемой ЛАХ L_ж должен составлять - 20дБ/дек.