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
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,б |
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