При подготовке к выполнению данного пункта рекомендуется следующий материал: [1] – C. 146 – 157; [2] – C. 186 – 200; [3] – C. 228 – 233; [4] – C. 162 – 174; [6] – C. 74 – 81.
Установившийся режим – это такой режим, при котором ошибка системы постоянна во времени.
Точность системы автоматического регулирования (САР)
в установившемся режиме определяется величиной установившейся ошибки .
Точность САР рассматривают по отношению к следующим типовым установившимся режимам:
а) неподвижному состоянию (статический режим),
характерному для систем стабилизации регулируемых координат, для которого ;
б) движению с постоянной скоростью (динамический
режим), характерному для следящих систем с астатизмом ,
для которого
;
в) движению с постоянным ускорением (динамический
режим), характерному для следящих систем с астатизмом ,
для которого
.
Типовому движению «а» соответствует статическая
(позиционная) установившаяся ошибка , если
; движению «б» – динамическая (кинетическая)
установившаяся ошибка по скорости
, (
, так как
);
движению «в» – динамическая установившаяся ошибка по ускорению
(
,
так как
).
Поскольку САР находится под влиянием как задающего,
так и возмущающего сигналов, то в ней будет возникать суммарная установившаяся
ошибка .
В контрольной работе необходимо вычислить суммарную
установившуюся ошибку системы. Наиболее удобными математическими моделями для
расчета являются передаточные функции
и
,
представленные после преобразования в виде (2.2) и (2.3).
В выражениях (2.2) и (2.3) подразумевается, что
,
(2.16)
где –
степень сомножителя
, связанного со свободными
членами полиномов
и соответственно
.
Из (2.16) следует, что порядок астатизма системы по
заданию (возмущению) равен , т. е.
.
(2.17)
В зависимости от точки приложения возмущения
.
(2.18)
В таблице 1.2 функции и
содержат одно или несколько типовых
движений, по отношению к которым необходимо определить
.
Так, например, если
, то в нем присутствуют все
типовые движения с параметрами:
;
.
Суммарную установившуюся ошибку можно определить двумя способами:
- по теореме операционного исчисления о конечном значении оригинала
,
(2.19)
где и
– изображение по Лапласу функций
и
;
- по методу коэффициентов ошибок
, (2.20)
если, например, , а
.
Наиболее простым методом нахождения коэффициентов ошибок
по заданию () и возмущению (
) является разложение передаточных
функций
(соответственно
) в степенной ряд путем деления
многочлена числителя передаточных функций на знаменатель, выставив
предварительно (перед делением) полиномы числителя и знаменателя по
возрастающим степеням.
При подготовке к выполнению данного пункта рекомендуется материал: [1] – C. 195 – 208; [2] – C. 200 – 214; [3] – C. 193 – 224; [5] – C. 17 – 26; [6] – C.82 – 84.
Переходный режим – это переход системы из одного установившегося состояния в другое под действием приложенного возмущения, либо вследствие ненулевых начальных условий.
Точность системы в переходном режиме определяется
величиной переходной ошибки, т. е. величиной отклонения управляемой координаты от заданного значения
и длительностью существования этих
отклонений.
Точность системы в переходном режиме оценивается с помощью прямых и косвенных методов.
Прямые методы – это методы расчета на современных
ЭВМ переходной характеристики , являющейся
реакцией системы на самое «тяжелое» воздействие – единичное ступенчатое, по
которой непосредственно (прямо) оценивается качество управления в переходном
режиме.
Среди прямых показателей качества переходного процесса важнейшими являются:
- максимальное
перерегулирование ;
- время
регулирования .
Однако чаще всего целесообразнее для предварительной
оценки качества переходного процесса воспользоваться либо косвенными методами,
базирующимися на использовании частотных характеристик и справедливыми для
минимально-фазовых систем, либо приближенными методами расчета , не прибегая к компьютерам. Одним из
таких простых методов является метод трапеций, предложенный В. В.
Солодовниковым и А. А. Вороновым и доступно изложенный в [8] – C. 112 – 119.
При отсутствии ЭВМ воспользуйтесь [8].
Для предварительной оценки качества переходного процесса рекомендуются следующие частотные характеристики:
- ЛАЧХ
() и ЛФЧХ (
)
разомкнутой системы;
- АЧХ
() – амплитудно-частотная
характеристика замкнутой системы;
- ВЧХ
() – вещественная частотная
характеристика замкнутой системы.
По и
находят запасы устойчивости по модулю
, по фазе
и частоту среза
, по численным значениям которых
приближенно судят о величинах
и
в замкнутой системе.
Удовлетворительным по качеству считается переходный
процесс, у которого = 6 ÷ 20 дБ,
= 30 ÷ 60 градусов, а
как можно больше, так как
.
По по каналу
оценивают частотный показатель
колебательности
по
формуле
,
(2.21)
где –
значение
на резонансной частоте
;
–
начальное значение
.
Чем больше отношение (2.21), тем больше
перерегулирование (тем сильнее
колебательность системы) и, как следствие, больше длительность регулирования
.
Косвенными частотными показателями быстродействия
системы служат: резонансная частота и частота
незатухающих колебаний
.
С учетом гипотезы эквивалентности динамических
свойств замкнутой системы регулирования свойствам колебательного звена второго
порядка (см. С. 206 – 208 в [1]) для практических задач в диапазоне реальных
значений , которым соответствуют
, рекомендуются для
определения прямых показателей качества переходного процесса
и
следующие
простые выражения:
.
(2.22)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.