Файл: Кулесский, Р. А. электропривод постоянного тока с цифровым управлением.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 126

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

амплитудные квантователи на входе и в цепи обратной связи их эквивалентными схемами, от схемы рис. 2-1,а переходим к схеме рис. 2-23,6. В последней помехи Rx{t), R,j{t) формируются из сигнала Q(t), являюще­ гося белым шумом, с помощью фильтров Фі (//?), Фг(/п). Такие фильтры в теории управления носят название

Рис. 2-23. Расчетные структурные схемы квантователя (а) и элек­ тропривода (б).

формирующих [Л. 12]. Корреляционная функция и спек­ тральная плотность белого шума записываются соответ­ ственно в виде

K QQ (т) —2я5об (т);

S*QQ (со) = 5 0= const

(2-96)

при — оо<со<оо,

 

 

 

где 2nSo — интенсивность

белого шума,

а б (т )— функ­

ция Дирака.

 

 

 

Определение ФДр), Фz(p) достаточно

просто

в слу­

чаях, когда спектральная

плотность шума квантования

S RR (Iо) может быть аппроксимирована

дробно-рацио­

нальной функцией. При этом ФДр), Фг(р) определяются из условия, что. стационарную случайную функцию с дробно-рациональной спектральной плотностью можно рассматривать как результат прохождения белого шума через стационарную линейную систему с передаточной функцией Ф(р). Эта система и представляет собой фор мирующнй фильтр. Таким образом, если

[Я,'(со)

Н (/со) Н (/со)

|Ф(/со)|=5%(3Н , (2-97)

5Ѵ Н

— l ,F (/со) F (—/со)

 


то

(2-98)

где Р { со), Q(cö) — полиномы от со; #(г'со), Z7(г'со) — поли­ номы относительно гео с положительными коэффициен­ тами.

Аппроксимация SRR(со) дробно-рациональной функ­

цией обычно не

встречает

затруднений. Входящие

в (2-96)

и (2-97)

спектральные плотности

S*QQ(со),

S*BR{с о )

сигналов

связаны

преобразованием

Фурье

в комплексной форме

С О

с соответствующими корреляционными функциями. В действительной форме преобразование Фурье имеет вид:

СО

о

где Sxx(co) = 2S*xx(a) [JI. 33].

Вычисление характеристик Rx(t) осуществляется со­ гласно изложенному в § 2-6 и не встречает принципи­ альных затруднений. Что касается Ry (t), то определе­ ние точных значений-ее характеристик практически не­ возможно, да и нецелесообразно. Если принять, что динамические ошибки отработки полезного сигнала (2-71) относительно невелики и пренебречь ими, что до­ пустимо для задач приближенного синтеза, то характе­ ристики Ry (t) совпадают с соответствующими для Rx{t).

Структурная схема рис.

2-23

при Л' R (т) =

является

расчетной

схемой электро­

привода с цифровым управлением. Она справедлива при пренебрежимо малом уровне помех аналоговых дат­ чиков по сравнению с уровнем помех квантования. Если это не выполняется, то на входе аналогового регулятора с передаточной функцией Wa(p) должен быть введен соответствующий источник помех. При работе с сигна­ лами (2-71) в интервалах времени, где ирг= 0, возможно возникновение автоколебательного режима, связанного

98


с наличием амплитудного квантователя в контуре обрат­ ной связи. Расчетная схема рис. 2-23,6 не отражает этого свойства исходной системы рис. 2-1,а, так как рассматривает влияние помех квантования на работу электропривода по совокупности действия их в различ­ ных отработках. В связи с этим после решения задачи приближенного синтеза регулятора на этапе уточнен­ ного анализа необходимо осуществить проверку синте­ зированной системы на устойчивость каким-либо из из­ вестных методов [Л. 9].

Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я

СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ ДЕТЕРМИНИСТСКИХ ОЦЕНОК КАЧЕСТВА

3-1. ДЕТЕРМИНИСТСКИЙ КРИТЕРИЙ ОПТИМАЛЬНОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Применение технических способов линеаризации цифровых систем на основе компенсации помех кван­ тования или вибрационной линеаризации позволяет при пять при решении задачи синтеза регулятора в качестве

расчетной

схему

(рис.

 

 

 

- ■

 

 

2-4), которая характе-

 

 

 

 

 

 

ризует

линейную

не­

 

 

 

 

 

 

прерывную

систему и

 

 

 

 

 

 

допускает

использова­

 

 

 

■б(р),д(т)

 

 

ние любых

детермини­

 

 

 

 

 

Рис. 3-1. Расчетная структурная

стских методов синтеза.

схема.

 

 

 

 

Приняв

для случая

G (p ),

Ä ( p ) ,

Ц р ) п е р е д а то ч н ы е ;

£ ( т ) ,

идеальной

компенса-

функции

~

соответствующие

нм весовые

ции помех квантования

рис.

2-4

в виде схемы

рис.

3-1.

ек = 0, представим

схему

Возмущающим воздействием для объектов управления, рассмотренных в § 1-3, в большинстве случаев является изменение статического тока іс. При этом f {t) = ic(t) и

передаточная функция L(p), учитывающая точку прило­ жения возмущения, может быть представлена в виде

(3-1)

7*

99



Первое выражение в (3-1) справедливо для электро­ приводов, основным назначением которых является ре­ гулирование скорости, второе — для позиционных элек­ троприводов. Выберем в качестве эталонной систему, в которой процесс отработки полезного сигнала x(t) удовлетворяет заданию на проектирование. Тогда выход­ ной сигнал ее у3(і) примем за желаемый вид у(і). Эта­ лонную систему выберем того же класса, что и изобра­ женная на рис. 3-1, т. е. линейную. Пусть эталонная система характеризуется весовой функцией доэ(т) и пере­

даточной функцией W3(p), так что

Y3( p ) = X( p ) W3(p).

 

(3-2)

На основании принципа суперпозиции

представим

y{t) в виде суммы

 

 

 

y ( t ) = y * ( t ) + y j ( О,

 

(3-3)

где yx(t), yj(t) — реакции

системы (рис.

3-1)

соответст­

венно на x(t) и f(t) .

имеет вид Yx(p) =Х(р) G (р).

Изображение для yx{t)

Согласно (3-3) степень приближения y(t)

и y3(t) будем

характеризовать следующими двумя величинами [Л. 39]:

=

 

(3-4)

и

 

 

00

 

 

v a= j

y]{t)\dt.

(3-5)

ü

 

 

Очевидно, чем меньше

Ѵі, Ѵ2, тем

ближе фактиче­

ский сигнал y(t) к желаемому y3{t).

Отметим, что, когда x(t), f (x) являются полиномами от t, интегралы (3-4), (3-5) сходятся только в том слу­ чае, если коэффициенты ошибок эталонной и проекти­ руемой систем по полезному сигналу совпадают и если проектируемая система обладает астатизмом соответст­ вующего порядка по возмущению. Так, при f(t), пред­ ставляющем собой полином не выше чем (/г—1)-й сте­ пени t, проектируемая система управления электропри­ вода должна обладать астатизмом /г-го порядка.

100