Системы с переменной структурой. Пример системы с переменной структурой. Графики переходных процессов в СПС

9 Системы  с  переменной структурой

Во всех ранее рассмотренных линейных и нелинейных автоматических системах совокупность функциональных элементов, входящих в управляющее устройство, и характер связей между ними оставался   раз   и   навсегда   неизменным.

Однако такой способ управления не является единственным и наилучшим. Во многих случаях эффективность управления существенно повышается, если управляющее устройство обладает способностью разрывать или восстанавливать связи между входящими в него функциональными элементами и тем самым изменять структуру автоматической системы в целом.

Системы автоматического управления, в которых связи между функциональными элементами изменяются в зависимости от состояния системы, называются системами с переменной структурой   (СПС). Рассмотрим такую систему на конкретном примере.

Рис.9.1 - Пример системы с переменной структурой

На рисунке 9.1 изображена схема следящей системы с переменным демпфированием, построенная по принципу СПС. Входящее в состав ее управляющего устройства реле Р в зависимости от величины напряжения и. на его обмотке может либо разрывать, либо восстанавливать связь между выходом тахогенератора ТГ и входом усилителя системы. Таким образом, следящая система может иметь две линейных структуры: с отключенным и с включенным тахогенератором.

Рисунок 9.2 – Графики переходных процессов в СПС

Система с отключенным тахогенератором (u₁ = u) слабо демпфирована. Переходный процесс в ней носит колебательный характер, но на его начальном участке управляемая величина υ имеет большое приращение (кривая 1  на рисунке 9.2).

Система с включенным тахогенератором (u₁ = u – u_тг)  сильно демпфирована. Переходный процесс в ней не имеет перерегулирования, но приращение управляемой величины мало (кривая 2 на рисунке 9.2).

Желаемый характер переходного процесса получается в результате сочетания полезных свойств каждой из структур: большое приращение  на начальном участке процесса, характерное для первой  структуры,   и  отсутствие  перерегулирования,  свойственное второй структуре.

Процесс управления в системе протекает так. При больших рассогласованиях υ = υ₁ – υ₂  (напряжение и больше напряжения срабатывания реле) реле отключает тахогенератор, на вход усилителя подается полное напряжение датчика угла рассогласования u₁ = u) и величина υ₂ быстро стремится к значению υ₁ (кривая 3 на рисунке 9.2).  Когда рассогласование становится малым   (напряжение и меньше напряжения отпускания реле), тахогенератор подключается ко входу усилителя так, что напряжение и_тг вычитается из напряжения и. В результате исключается перерегулирование.