Задача синтеза систем автоматического управления. Основные понятия и определения. Требования к электромеханической системе, страница 4

Таким образом, в результате синтеза системы определяются структура регулятора и необходимые значения параметров всех его элементов.

Затем средствами моделирования проводится анализ (исследование) синтезируемой системы при отсутствии и наличии возмущений и учете возможных нелинейностей и полученные результаты сравниваются с заданными. В случае необходимости корректируются настройки (параметры) регулятора.

На последующих этапах выбираются технические средства реализации выбранной структуры регулятора, согласование элементов системы, проводится анализ (исследование) синтезируемой системы с помощью методов математического моделирования.

При проектировании обязательно учитываются масса, габариты, стоимость и другие параметры системы, в том числе условия эксплуатации. Возможно, при проверке синтезированной системы констатируется, что ряд важных требований не удалось реализовать. Тогда отдельные этапы синтеза повторяются. Могут быть изменены не только значения отдельных параметров управляющего устройства, но и структура системы. В некоторых случаях приходится менять и компоненты объекта управления.

Методы и средства улучшения свойств

систем автоматического управления

При синтезе систем основное внимание уделяют удовлетворению требований по точности и качеству переходных процессов.

Точность - показатель установившегося режима. Характеризует близость регулируемой величины (координаты, переменной) системы к заданному значению. Точность должна быть большой, но не чрезмерно высокой. Причина ограничения - проблема устойчивости системы. Требуемая точность в системе может быть достигнута несколькими способами. Основные из них:

·  повышения коэффициента передачи системы К,

·  повышение степени астатизма,

·  использование более точных задающих устройств и датчиков обратной связи.

В большинстве случаев увеличение К ведет к уменьшению запаса устойчивости. Для того, чтобы система не потеряла устойчивости, значение К не должно превосходить некоторого значения К_гр. Однако приближение к этому граничному значению обычно невозможно из-за резкого ухудшения показателей качества переходной характеристики. Таким образом, имеется противоречие между точностью и устойчивостью системы регулирования по отклонению. Это противоречие устранятся, если одновременно с увеличением К создается необходимый запас устойчивости с помощью корректирующих устройств.

Обеспечение астатизма достигается чаще всего включением интегрирующих звеньев в прямую цепь системы. К сожалению, это неблагоприятно сказывается на ее устойчивости. При двух интегрирующих звеньях система может оказаться структурно неустойчивой. Поэтому одновременно с обеспечением астатизма необходимыми являются мероприятия по обеспечению достаточного запаса устойчивости. С этой целью в прямую цепь системы вместо интегрирующих элементов могут быть включены и изодромные (форсирующие) звенья с передаточной функцией .

При соответствующем выборе постоянной времени t_ивключение такого элемента в незначительной степени влияет на запас устойчивости системы. Путем последовательного включения изодромных устройств можно обеспечить астатизм второго и третьего порядков. Выбор постоянных времени изодромов осуществляется таким образом, чтобы одновременно с увеличением астатизма обеспечивались и необходимые динамические свойства системы.

В процессе функционирования параметры отдельных звеньев системы изменяются под воздействием времени, колебаний температуры, сетевого напряжения и других внешних факторов. Ошибка в замкнутой системе, возникающая под воздействием данных факторов, может быть определена выражением:

, где     x_зу- ошибка из-за ухода параметров задающего устройства,

x_ос- ошибка из-за ухода параметров обратной связи,

x_i- ошибка из-за ухода параметров элементов, охваченных обратной связью. Причем, величины указанных ошибок пропорциональны вариациям соответствующих параметров: .