Файл: Аграчев, Г. С. Основы автоматического управления учебник для высших военных командных учебных заведений Войск ПВО страны.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 0
СХЕМ А К О Н Т У Р А
•---------- |
I h 5 — Е --------- |
" |
|
V 1 |
R |
П |
|
• |
|
1 |
0 |
|
R 1 |
л |
|
H |
= H | |
S |
- t p |
ю , |
|
Я * \ ) 1 2 |
Г |
1 ^ |
°— *— Г |
1— |
Ъ \ " .
СЛ
СЛ
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
8.1 |
Дифференцирующие RC-контуры |
|
|
|||
W (p )b ВЫРАЖЕНИЯ ЛЧХ |
Г р а ф и к и |
Л Ч Х |
|
||
|
|
|
Z/(«) |
|
|
^ р ) - ^ ' А |
‘ Г =11С : |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
Z ( u > ) = 2 0 l g £ u j - 2 0 1 g a > 7 \ |
jUc |
|
|
||
c p °(w )= 9 0 -a r c t& |
w T |
|
|
|
|
w w - f e v |
к =кгс, |
Щ |
|
|
|
|
T ^ R fR J C . |
—.— |
a) |
||
Z /( l 0 ) * 2 0 ( g .f e c o - 2 0 l gviT » |
0 |
|
|
||
|
|
|
|||
<f°((D)= 9 0 - a r e |
tx>T |
|
|
|
|
p ' 1 + ^ /b |
|
11 R ,+R i' |
m h w |
|
|
’ |
0 |
|
a> |
||
T i-R iV , T g -k 7 l, T ,> T &. |
|
||||
|
|
||||
4 < ^ |
|
|
|||
L m =2 0 1 g b 2 0 ig w 7 b 2 0 1 g a ^ |
" |
|
^Р’(Ш)= ar’C'fgixiT^- are ig u>T2
вость системы и требуемое качество в переходном режиме. Однако в системе II больше флюктуационные погрешности (так как соср и>соср |) и динамические ошибки (так как ЛАЧХ систе мы II идет выше ЛАЧХ системы 1).
Физический смысл коррекции АС путем введения в закон регулирования производной от сигнала рассогласования можно пояснить следующим образом.
Предположим, что сигнал рассогласования системы Uz
изменяется,, как показано |
на рис. 8.3, а. Тогда |
производная |
от Uc будет изменяться так, |
как показано на рис. |
8.3,6. |
Если корректирующего устройства нет и система реагирует только на сигнал Uz, то вследствие инерционности она отраба тывает сигнал рассогласования с определенным запаздыванием. При работе с корректирующим устройством (последовательным дифференцирующим контуром) на исполнительное устройство поступает напряжение, пропорциональное сумме сигнала ошиб-
158
ки 1/с и части его производной |
а dt!c . Ошибка отрабатывается |
||||||
быстрее, |
инерционность |
системы |
dt |
|
так как при |
||
уменьшается, |
|||||||
росте сигнала ошибки (на участке |
ОА) |
положительное напря |
|||||
жение “ |
dUc |
складываясь с |
сигналом |
Uc, противодействует |
|||
dt ' |
|||||||
инерции покоя системы, |
а при уменьшении сигнала ошибки (на |
||||||
|
|
|
|
|
|
dU, |
противодей |
участке |
АВ) |
отрицательное |
напряжение а ■d.t |
ствует инерции равномерного движения. Регулирование по про изводной называют регулированием с предвидением, так как система реагирует не только на ошибку, по и па тенденцию ее изменения.
В качестве примера последовательного дифференцирующего корректирующего контура рассмотрим подробнее /?С-коитур «быстрого реагирования» (рис. 8.4). широко применяемый в АС.
0------:------------------- |
1 — 0 |
Рис. 8.4
157
|
|
Уравнения контура |
в операторной форме |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
— Rx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У М |
= |
|
Q ) +/?1 |
+ / ( ^ /?» = |
/ ^ ) Г + Щ 7 |
+ |
1 {р)Пг' |
(8'2) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и*ы*{р) = i{p)R* |
Пр) = |
У иых U 0 |
|
|
|
(8.3) |
|||||||
|
|
|
|
|
/?2 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Заменяя в уравнении (8.2) /(р) |
его |
значением |
из |
(8.3), по |
|||||||||||
лучим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(Р) = |
|
|
|
|
|
+ |
£/вых^ = |
|
|
||||
|
|
|
|
|
Ri |
|
|
|
|
|
|
/ ? ! + / ? » ( ! |
I - C R l P ) |
|
|||
|
|
УПЫХip) |
Rг -г CRiRz р + 1 |
|
УОЫХ{р) |
R A I |
+ |
С/?,/;) |
|
||||||||
_ |
у |
{р)« , |
^ |
с М |
^ |
и |
j M |
|
|
+ci k . |
(8.4) |
||||||
|
|
u'"xW |
Ri ( L |
с/?1 р) |
|
у в«хW |
Ri (1 |
+ СУ?, р) |
|
|
|||||||
|
|
Передаточная функция контура |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
У 1)Ы Х ( р ) |
|
|
R t ( l - \ - C R l P ) |
|
|
|
k*{l+TlP) |
/OCV |
|||||||
wip) = |
Ук(р) |
(Я , Ч- |
Да) 1+ |
С- |
Я] Я2 |
Р |
|
- г + т ; г ' |
(8-5) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я2 + |
Я2 |
|
|
|
|
|
||
где |
/гь. — |
|
— — коэффициент |
преобразования |
контура; |
|
|||||||||||
|
|
|
R г |
т |
а 2 |
|
|
|
времени |
опережения; |
|
|
|||||
|
|
|
Тг = CR1— постоянная |
|
|
||||||||||||
|
|
|
R |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т2 —С-75—д—5 -----постоянная времени отставания. |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
R1 |
"г |
а 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из анализа |
параметров контура видим, |
что |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
/гк < 1, |
a |
Г2 = |
7\&, |
т. е. |
Тг < T V |
|
|
|
|||||
|
|
ФЧХ контура в соответствии с формулой |
(8.5) |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
9 (со) = arctgco7\ — arctgcor2 = |
9 ДС0) — 92 (со). |
|
(8 .6) |
|||||||||||
|
По передаточной функции- (8.5) |
и выражению для |
фазо-ча- |
||||||||||||||
стотной характеристики |
(8.6). |
строим ЛАЧХ и |
ЛФЧХ |
контура |
|||||||||||||
(рис. 8.5). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Контур эквивалентен последовательному соединению инер |
|||||||||||||||
ционного звена и форсирующего звена |
1-го |
порядка (при ft< 1 |
|||||||||||||||
и |
Г,>7У). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анализ ЛЧХ контура подтверждает, что он всегда обеспечи вает положительный сдвиг по фазе между входным и выходным
158
сигналами, по ухудшает отношение сигнала к шумам, так как вносит затухание в области низких частот, соответствующих спектру полезного сигнала.
Частота шгаах, при которой контур создает максимальное опережение по фазе сртах (со), оиределяется ириравииванаем
,. с/ср (со)
нулю производной —
<1<э(со) |
7\ |
rico |
1-1- (со111ах 7'1)г |
или
Откуда
П |
0 |
= |
1 + (<*W пт
„т = о.
2 1 шах'
(8.7)
(8.S)
СО,, |
1 ==- = j/cOc, CDc, , |
(8.9) |
|
\'ПП |
|
т. е. соП1ах равна среднегеометрическому значению частот сопря
жения сос, и COc.j. |
опережения сршах найдем, |
под |
|
Максимальное значение угла |
|||
ставив значение сотах в выражение (8.6): |
|
||
(co)= arctg' |
П |
|
|
П |
|
||
1 |
|
||
arctg)/kK. |
( 8. 10) |
||
= arctg |
У К
159.
Таким образом, для того, чтобы |
получить |
большее |
значе |
|||||
ние фтах(оз), необходимо выбрать постоянные |
времени |
опере |
||||||
жения Т1 и отставания Г2 |
как можно |
больше |
отличающимися |
|||||
друг от друга, |
т. е. уменьшать |
коэффициент |
усиления |
конту |
||||
ра kK. Обычно |
выбирают kK= 0,05 + 0,25. |
Для |
восстановления |
|||||
исходного, заданного, |
коэффициента усиления |
системы увели |
||||||
чивают коэффициент |
усиления |
элементов |
основной цепи или |
|||||
вводят в цепь |
основного |
воздействия |
дополнительный усили |
тельный элемент с W (р) — .
«к
§ 8.3. КОРРЕКЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ПОМОЩЬЮ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ИНТЕГРИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
При |
последовательной коррекции, |
осуществляемой |
с по |
|
мощью |
интегрирующих устройств, сигнал на выходе |
корректи |
||
рующей |
цепи образуется из сигнала |
рассогласования |
и |
инте |
грала от него. Интегрирующие контуры, включенные последова тельно в основную цепь воздействий, могут иметь различные схемы и соответствующие им передаточные функции, ЛАЧХ и ЛФЧХ. В табл. 8.2 приведены схемы и основные характеристи
ки двух интегрирующих контуров, |
причем |
первый |
контур |
||||||||
имеет передаточную функцию W (р) = — 4=—, соответствующую |
|||||||||||
передаточной |
функции |
|
|
1 -rip |
|
с коэффициентом |
|||||
инерционного звена |
|||||||||||
усиления, |
равным |
единице k = \. Физически |
эго |
объясняется |
|||||||
тем, |
что сигнал на выходе инерционного звена при подаче на |
||||||||||
вход |
ступенчатого |
воздействия, |
па |
начальном |
его |
участке |
|||||
(см. |
рис. |
3.9), |
практически соответствует |
сигналу |
на выходе |
||||||
идеального интегратора (см. рис. 3.13). |
|
является то, что |
|||||||||
Общим для всех интегрирующих |
контуров |
||||||||||
асимптотическая ЛАЧХ этих контуров состоит только |
из гори |
||||||||||
зонтальных участков и |
участков, |
имеющих |
отрицательный на |
клон, а фазо-частотная характеристика всегда отрицательна. По ЛАЧХ интегрирующих контуров видно, что они позво
ляют уменьшить полосу пропускания системы <оср и опустить ЛАЧХ системы, т. е. уменьшить случайные (флюктуационные) и динамические ошибки.
Поясним сказанное на примере коррекции системы I с за данными порядком астатизма v = l и коэффициентом преобра зования k, ЛЧХ которой приведены на рис. 8.6. Для уменьшения полосы пропускания системы (ыср) и снижения ЛАЧХ следует ввести в систему такое корректирующее устройство, которое имело бы ЛАЧХ с участком отрицательного наклона. Такие ЛАЧХ имеют интегрирующие контуры. Следует так рассчитать корректирующий контур, чтобы участок отрицательного накло на был левее частоты среза системы. При введении такого
•160