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

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

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)

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

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