його комбинированного интегро-дифференцирующего звена представлен на рис. 6-6.
Из рис. 6-6 следует, что при правильно выбранных параметрах интегро-дифференцирующего корректирую щего устройства можно обеспечить в системе требуемый по условиям ее точности в установившихся режимах ко эффициент передачи и одновременно повысить качество переходного процесса по сравнению с исходной системой.
Корректирующее устройство с передаточной функцией (2-59) имеет достоинства как дифференцирующего, так и интегрирующего устройств.
При выборе коэффициента передачи корректирующе го устройства следует исходить из условия обеспечения требуемой точности в установившихся режимах скоррек тированной системы. Так если коэффициент передачи ис ходной разомкнутой системы равен /г, а требуемый ко эффициент передачи скорректированной системы равен /гол;, то коэффициент передачи корректирующего устрой ства с учетом (6-9) определяется из выражения
Для выбора постоянных времени корректирующего устройства Гш, Тді, Т1й и Гд2 необходимо обеспечить, что бы частоты сопряжения а>і=ІІТп1 и сокі=1/Тді были бы значительно меньше частоты среза сое сл; скорректирован ной системы.
Этим обеспечивается сдвиг интервала частот, в кото ром корректирующее устройство создает отставание по фазе, в безопасную зону слева от частоты среза.
Частоты сопряжения Ш2=1/7д2 и соК2=1/Ді2 следует выбирать таким образом, чтобы частота среза ш0.с.к рас полагалась бы примерно в середине интервала частот Икі<£Ос.о.к< сок2 . В этом случае .максимальное опереже ние, создаваемое корректирующим устройством, будет в области частоты среза, что обеспечивает максимальный запас устойчивости в скорректированной системе по фа зе Уел;.
При выбранных с учетом вышеизложенного частотах сопряжения можно определить параметры корректирую щего устройства:
Д і1 = 1 /ы іі Д и = 1/ЫкГ, Д (2= 1/0)2; 7'п2== 1/с0к2.
Таким образом, синтез системы при последователь ном включении корректирующего устройства производит ся в следующем порядке:
1)строятся логарифмические частотные характери стики исходной разомкнутой системы;
2)строятся желаемые логарифмические частотные характеристики скорректированной системы;
3)с учетом выражений (6-10) и (6-11) графически находятся требуемые логарифмические частотные харак теристики корректирующего устройства, по которым под бирается наиболее простое по техническому исполнению корректирующее устройство;
4)если частотные характеристики выбранного кор ректирующего устройства немного отличаются от требуе мых (расчетных), то необходимо построить ЛАЧХ скор ректированной системы с учетом фактических логариф мических частотных характеристик корректирующего устройства и проверить, удовлетворяют ли они требова ниям, предъявляемым к качеству регулирования системы.
6-4. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ ПРИ ВСТРЕЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ВКЛЮЧЕНИИ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Из выражения (6-3) и рис. 6-1,6 следует,, что желае мая АФХ разомкнутой скорректированной системы при встречно-параллельном включении корректирующего устройства определяется выражением
W, |
Wt ( / с о ) W2 ( / м ) |
(6-14) |
(/“) = 1 + ^ 2 ( / « ) № , , ( / с о ) ' |
В интервале частот, в котором
I Wz(j(£>) WK(jw) I «С 1, |
(6-15) |
выражение (6-14) можно приближенно записать в виде
^с.к(М) =Wi (/со) W2(/со) = W{ja). |
(6-16) |
Из (6-16) следует, что в этом диапазоне частот встречно-параллельное корректирующее устройство прак тически не влияет на динамические свойства исходной системы.
В интервале частот, в котором [ Wz(j&) WK(ja) | 1, выражение (6-14) приближенно можно записать в виде
w\ (/«) |
W ( / с о ) |
(6-17) |
w c.A h ) |
W2 ( / с о ) ( / с о ) |
Из выражения (6-17) следует, что в этом интервале частот влияние звеньев, охваченных корректирующим устройством в виде обратной связи, на динамические свойства системы практически исключается.
Таким образом, корректирующей обратной связью следует охватывать такие звенья системы, которые су щественно ухудшают динамические свойства системы.
Логарифмируя выражение (6-17), найдем:
L{ со)—Lc.K(co) =L„.O.C(CO)+ L 2(CO); |
(6-18) |
ф (м)— фс.к(ю) =фк.о.с(св)+ ф2(со). |
(6-19) |
В выражениях (6-18) и (6-19) известны ЛАЧХ исход ной и скорректированной систем; находя их разность графически, определяем суммарные ЛАХ корректирую щего устройства и звеньев, охваченных корректирующим устройством.
Построив ЛАХ звеньев исходной системы, охвачен ных корректирующим устройством, графически находим требуемые ЛАХ корректирующего устройства:
f^n.o.c (со) + А 2(со)]— L 2(CO) =Z-K .O .C (CÖ) ; |
(6-20) |
{фк.о.с(сй)+ф2((і))]— ф2(со) =фк.о.с(со). |
(6-21) |
По полученным частотным характеристикам коррек |
тирующего устройства подбирается |
наиболее |
простое |
в техническом отношении его исполнение. |
коррек |
Если частотные характеристики |
выбранного |
тирующего устройства несколько отличаются от расчет ных, то необходимо построить ЛАХ скорректированной системы и проверить, обеспечивается ли в системе тре буемое качество регулирования.
Если при этом требуемое качество регулирования не обеспечивается, то можно дополнительно включить по следовательно корректирующие устройства по рис. 6-1,в. В этом случае при синтезе последовательного корректи рующего устройства в качестве исходной следует прини мать систему, скорректированную встречно-параллель ным корректирующим устройством.
Следует отметить, что прежде, чем применять комби нированную коррекцию системы по рис. 6-1,в, целесооб разно проверить возможность синтеза системы требуе мого качества только с помощью последовательного кор ректирующего устройства вместо встречно-параллельного и наоборот.
Вообще при синтезе структуры системы желательно выполнение решений поставленной инженерной задачи в нескольких вариантах с тем, чтобы из них выбрать наиболее простой в части технической реализации, на дежности функционирования системы, качества регули рования и удобства эксплуатации.
6-5. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ВОЗМУЩЕНИЙ. ИНВАРИАНТНЫЕ СИСТЕМЫ
а) Понятие инвариантности
При работе некоторых систем известны наиболее ха рактерные возмущающие воздействия, поступающие на объект регулирования. Так, для АСР температуры су шильного шкафа (см. рис. 1-5) такими - возмущающими воздействиями могут быть повышенная теплоотдача су шильного шкафа при выгрузке из него изделий, измене ния напряжения сети и т. д. В этом случае для обеспе чения требуемого качества регулирования в период по ступления вышеуказанных возмущающих воздействий молено выполнить синтез структуры системы с использо ванием последовательных или встречно-параллельных корректирующих устройств, что в ряде случаев сущест венно повышает порядок дифференциального уравнения, которым описываются переходные процессы системы. Сложность решения задачи состоит в том, что при таком синтезе системы ее функциональные и регулирующие устройства будут реагировать на поступившее возму щающее воздействие не сразу, в момент поступления его на объект, а только тогда, когда оно уже пройдет через объект, т. е. с некоторым запаздыванием, величина кото рого определяется инерционностью объекта по каналу данного возмущающего воздействия. Таким образом, те ряется оперативность в принятии мер по выработке ре гулирующего воздействия на объект, компенсирующего нежелательное влияние возмущающего воздействия на регулирующую величину.
Несвоевременность принятия таких мер, естественно, приводит к существенному усложнению структуры систе мы, ее корректирующих и функциональных устройств для обеспечения требуемого конечного результата в части за данного качества регулирования.
Если синтезировать такую систему (рис. 6-7), кото рая начинала бы вырабатывать дополнительное регули-
