Синтез системы автоматического управления. Разработка структурной схемы модели электромеханической системы (ЭМС) и расчет параметров её звеньев, страница 2

Итак, в основу метода динамического синтеза (МДС) В.А. Бесекерским были положены характеристики случайного входного сигнала управления, который должен отрабатыватся с заданной ошибкой проектируемой САУ (независимо от её технических возможностей). Поэтому строились желаемые логарифмические частотные характеристики L_ж(ω) и φ_ж(ω) проектируемой САУ за границей “запретной зоны по точности”. Граница этой зоны определялась как траектория изменения предельной логарифмической амплитудно - частотной характеристики (л.а.х.) проектируемой САУ по ошибке (рассогласованию) относительно входного сигнала управления.

Параметры л.а.х. L_ж(ω) выбирались таким образом, чтобы обеспечить  желаемые показатели качества динамических режимов в проектируемой системе при заданных параметрах и структуре её неизменяемой части K_нс(s).

Неизменяемая часть САУ (нескорректированная система), - её объект управления, технически представляет собою силовой блок. Этот силовой блок в электромеханических системах (ЭМС) состоит из последовательно соединенных электрическими и механическими связями усилителя мощности, электродвигателя и исполнительного механизма (рабочей машины). Математическая модель силового блока и представляется передаточной функцией K_нс(s) или л.а.х. L_нс(ω).

Теперь нетрудно сообразить, что, вычитая L_нс(ω) из L_ж(ω), получим L_ку(ω) - л.а.х последовательного корректирующего устройства - регулятора. Определив структуру и параметры регулятора, строят синтезированную САУ (или её модель) и проверяют соответствие полученных показателей качества её рабочих режимов заданным требованиям. Если эти требования нарушены, то уточняют (изменяют) параметры K_ку(s) до тех пор, пока не будет получен нужный результат. На этом синтез САУ можно считать законченным.

Однако В.А.Бесекерский, решая задачу синтеза САУ, предварительно составлял задание на проектирование "заказного" двигателя. Двигатель по мощности должен был удовлетворять всем режимам работы исполнительного механизма, а по скорости и ускорению - превышать значения производных и . Таким образом, МДС предусматривает предварительный выбор энергетических и информационных характеристик элементов силового блока и, следовательно, структуры и параметров K_нс(s) . [2].

Последователи использования МДС часто не учитывают вышеуказанной особенности синтезируемой системы, выбирая стандартный двигатель по каталогу только по необходимой мощности. Это подчас приводит к несоответствию энергетических и информационных характеристик проектируемой ЭМС и её модели K_с(s) заданным условиям.

Поэтому проф. С. А. Ковчиным в 2002 г была предложена модификация МДС [2]. Суть модификации состоит в том, что проектировщик САУ должен иметь сведения о предельных значениях выходных координат объекта, а не только о входных сигналах управления. Поэтому характеристику L_ж(ω), проектируемой САУ следует строить в “разрешенной зоне”, верхняя граница которой определяется предельными значениями выходных координат объекта управлени, а нижняя граница - запретной зоной САУ по точности.(см Рис.1).

Рис.1. Пример расположенияL_ж (ω) в разрешенной зоне.

При использовании модифицированного МДС предельные параметры управляющего сигнала можно получить в результате синтеза САУ и сравнить их с заданными значениями.

1.Техническое задание

1.1.Основные сведения

Разработать структуру и рассчитать параметры устройства коррекции последовательного типа для электромеханической системы в соответствии с техническим заданием (табл.1,2). Функциональная схема системы представлена на рис.2 (статическая система) и рис.3 (астатическая система).

Рис.2. Функциональная схема статической системы.

Рис.3. Функциональная схема астатической системы.

Силовой преобразователь (СП), двигатель (Д), редуктор (Р) и датчики скорости (ДС) и положения (ДП) составляют неизменяюмую часть системы. Корректирующее устройство (КУ) подлежит определению.