Pod sintezom se podrazumeva konstrukcija, kreiranje, projektovanje, prilagođavanje optimalnog sistema u odnosu na njegove parametre. Stoga se dizajneri, kreatori ATS-a bave sintezom. Kada se radi o već kreiranim sistemima, na primjer, masovno proizvedenim, možemo govoriti samo o podešavanju parametara kada sistem iz ovog ili onog razloga izađe iz potrebnih modova.

Metode sinteze

1. Prilikom kreiranja automatskog upravljačkog sistema za potrebnu namjenu, prije svega, vode računa da on obavlja svoje funkcije upravljanja i regulacije sa zadatom tačnošću, da ima optimalan sastav baze elemenata u pogledu tehničkih i ekonomskih pokazatelja ( pojačala, regulatore, pretvarače, motore, senzore itd.) tako da obezbeđuje potrebnu snagu, brzinu, momente kretanja, jednostavan je, pouzdan, lak za korišćenje i ekonomičan.

U ovoj fazi moguće je uzeti u obzir pitanja dinamike samo u gruboj aproksimaciji, na primjer, ne birati elemente koji su očigledno nestabilni, sa velikim vremenskim konstantama, rezonantni itd.

2. Pitanja obezbjeđenja statičkih karakteristika, tačnosti izrade zadatih komandi i visokih tehničko-ekonomskih pokazatelja su centralna za tehnološke procese i privredu i najteža su za rješavanje. Stoga, uprkos činjenici da ACS neće biti pušten u rad bez dobrog kvaliteta dinamičkih režima, sinteza njegove strukture kako bi se osigurali potrebni režimi se vrši u drugoj fazi, kada se radi o funkcionalnom dijagramu, sastavu elemenata i parametrima sistema. su unapred podešene. Nije moguće kombinovati obe faze na bilo koji efikasan način.

Generalno, ACS projektovan u prvoj fazi je obično višepetljasta struktura sa složenom prenosnom funkcijom, čija analiza daje nezadovoljavajuće rezultate u pogledu kvaliteta prelaznih pojava. Stoga se mora pojednostaviti na željene karakteristike i prilagoditi.

Sinteza ACS-a potrebnog kvaliteta

Sintezu sistema treba izvršiti promjenom strukture kako bi se ispunili potrebni zahtjevi. Karakteristike sistema koje ispunjavaju zahtjeve nazivaju se željenim karakteristikama, za razliku od raspoloživih, koje ima originalni neoptimalni sistem.

Osnova za konstruisanje željenih karakteristika su potrebni pokazatelji sistema: stabilnost, brzina, tačnost itd. Pošto su najrasprostranjenije logaritamske frekvencijske karakteristike, razmotrićemo sintezu ACS-a prema željenom LAFC i LFC.

1. Izgradnja željenih karakteristika počinje sa srednjofrekventnim područjem, koje karakteriše stabilnost, brzinu i oblik prolaznog procesa sistema. Njegov položaj je određen graničnom frekvencijom s.zh. (sl.1.8.1).

Granična frekvencija određena je potrebnim prelaznim vremenom tpp i dozvoljenim prekoračenjem:

Fig.2.

• 2. Asimptota srednje frekvencije željenih karakteristika povlači se kroz tačku c sa nagibom od 20 dB/dec (slika 1.8.1.).
• 3. Nalazimo niskofrekventnu komponentu sa 2.

Obično ih postavlja faktor kvaliteta sistema u smislu brzine Dsk i ubrzanja Dsk.

Pronalaženje frekvencije

Presjek ove asimptote sa srednjofrekventnom ograničava je lijevo na kutnoj frekvenciji.

4. Frekvencija spajanja 3 je odabrana tako da je 3/ 2=0,75 ili lg 3-lg 2=0,7dec, obezbeđujući uslove stabilnosti.

Ovaj uslov uzima u obzir sljedeće odnose:

koji se također može koristiti za ograničavanje asimptote srednje frekvencije.

Ako nema eksplicitnih ograničenja, izaberite 2 i 3 od uslova (slika 1.8.1, b)

L2=(616)dBLc(c)=-(616)dB(1.8.4)

Povećanje sekcija 3 - 2 nije preporučljivo.

5. Nalazimo komponentu niske frekvencije sa 1. Faktorom kvaliteta brzine određujemo pojačanje

Dsk=Ksk.(1.8.5)

Ucrtavamo Ksk na osi frekvencije, kroz ovu tačku crtamo asimptotu sa nagibom od 20 dB/dec i završavamo na raskrsnici sa drugom asimptotom. Tačka preseka je niskofrekventna komponenta c 1.

6. Provjerite marginu stabilnosti faze

faza na graničnoj frekvenciji c ne smije prelaziti - uz garanciju od 45.

7. Provjeravamo ispunjenost uslova da željeni LACH ne padne u zabranjenu zonu (slika 1.8.1, a).

i LK=20lgKsk, (1.8.7)

gdje je Ksc= - pojačanje otvorene petlje ili faktor kvaliteta brzine.

Cilj

Proračun metodom frekvencije korektivnog uređaja za linearni sistem (slika 4.1).

Sl.4.1. Blok dijagram originalnog sistema

Osnovne informacije

Prva faza metode sinteze frekvencija je konstrukcija logaritamske amplitudno-frekventne karakteristike (LAFC) otvorenog sistema. Zatim, prema zahtjevima za kvalitetom procesa tranzicije ( t p i s%) izgradite srednje frekvencijski dio željenog LAFC-a, koji ima nagib - 20 dB/dec i siječe x-osu u tački ( lgw c >0), - gdje toalet- granična frekvencija, w c \u003d (0,6 - 0,9) w n, w n - frekvencija pozitivnosti. Na osnovu datog prekoračenja s%, prema nomogramima (slika 4.2) odrediti granicu stabilnosti po modulu DL, ograničavajući dio srednje frekvencije LAFC-a, i w p \u003d Np / t p, gdje N- koeficijent proporcionalnosti koji odgovara pronađenoj vrijednosti Pmax.

Na primjer, kada s=25% dobijamo Pmax=1,22, N=4.

Sl.4.2. Nomogrami za određivanje parametara željenog LAF-a

U području visokih i niskih frekvencija, željena karakteristika je usklađena sa LFC-om originalnog sistema. Oduzimanjem karakteristike sistema otvorene petlje od željenog LAFC-a dobija se LAFC korektivne veze, čime se određuje njegova prenosna funkcija. Blok dijagram sistema, uzimajući u obzir korektivnu vezu, prikazan je na slici 4.3.

Smjernice

Za izvođenje laboratorijskih radova potrebno je izračunati parametre korektivne veze u skladu sa zahtjevima za kvalitet procesa u zatvorenom sistemu. Rad se izvodi korišćenjem jednog od paketa primenjenih programa za proučavanje ACS ( COMPAS, SIMNON, MATLAB) .

Sl.4.3. Strukturni dijagram korigiranog sistema

Radni nalog

4.1. Ukucajte model sistema koji se proučava (slika 4.1.), čiji su parametri dati u tabeli. Nacrtajte grafove procesa y(t), D(t).

4.2. Prema zahtjevima za kvalitet prelaznih procesa u sistemu, izračunati parametre korektivne veze.

Tabela 4.1

Parametar	Broj varijante
W 1 (p)
W 2 (p)
K o
K1	2.0	2.0	2.0	2.0	1.4	2.0	1.5	2.0	2.0
T1(0)	0.03	0.025	0.04	0.1	0.13	0.05	5.0	0.25	0.017
K2	2.5	1.0	0.9	1.5	2.0	2.1	3.3	1.25	2.0
T2(0)	-	-	-	0.15	0.025	0.013	0.05	0.017	0.25
D	0.3	0.5	0.4	-	-	-	0.4	0.5	0.7
t p (0)	1.7	0.8	2.0	2.0	1.6	1.2	2.0	0.4	2.0
s%

4.3. Upišite model korektivnog linka i uključite ga u sistem. Snimite prolazni proces u prilagođenom sistemu i uverite se da indikatori kvaliteta odgovaraju navedenim.

4.4. Promijenite parametre korektivne veze, popravite prolazni proces, odredite indikatore kvaliteta procesa, uporedite ih sa rezultatima iz klauzule 4.3.

5.1. Cilj.

5.2. Blok dijagrami sistema bez korekcije i sa korekcijom.

5.3. LAFC originalnog sistema, željeni LAFC otvorenog sistema i korektivna veza.

5.4. Prijenosna funkcija korektivne veze.

5.5. Prolazni procesi prema klauzuli 4.1, 4.3, 4.4.

6.Kontrolna pitanja

6.1. Koji dio LACH-a određuje svojstva sistema u statičkom načinu rada?

6.2. Koji dio LACH-a određuje svojstva sistema u dinamici?

6.3. Kako konstruirati njegov asimptotski LAFC iz prijenosne funkcije sistema?

6.4. Kako se spoljne smetnje uzimaju u obzir pri projektovanju regulatora?

6.5. Kako su pokazatelji kvaliteta zatvorenog sistema povezani sa vrstom željenog LACH-a?

6.6. Kako vratiti njegovu prijenosnu funkciju prema LAFC korektivnoj vezi?

Laboratorija #5

Ispitivanje imovine državnih posmatrača

Cilj

Istražite metode konstrukcije i svojstva posmatrača stanja za dinamičke objekte.

Osnovne informacije

Razmatraju se linearni stacionarni objekti čije je ponašanje opisano prijenosnom funkcijom

W(p) = =(5.1)

U T2p2+2dTp+1

Postoji niz metoda za sintezu upravljačkih sistema (metode analitičkog projektovanja optimalnih regulatora, metoda modalne sinteze), čija primena podrazumeva korišćenje varijabli stanja sistema u zakonu upravljanja. Međutim, u praksi je samo izlazna varijabla sistema obično dostupna za mjerenje y(t), stoga se javlja problem dobijanja procene vektora stanja x(t).

Za evaluaciju varijabli stanja koristi se poseban tehnički sistem - filter evaluacije stanja (state observer). U laboratorijskom radu razmatraju se metode konstruisanja posmatrača stanja kao što su metoda paralelnog modela i Kalmanov filter. Metoda paralelnog modela može se koristiti za stabilne linearne stacionarne objekte (5.1). U ovom slučaju, jednačina posmatrača stanja ima oblik

T 2 ÿ+2dTý+y=KU(5.2)

Odgovarajući blok dijagram objekta (5.1) sa posmatračem stanja prikazan je na Sl. 5.1.

U slučaju kada je kontrolni objekt (5.1) nestabilan ili je potrebno ubrzati proces procjene varijabli stanja, obično se koristi Kalmanov filter koji pored paralelnog modela sadrži stabilizirajući aditiv L(p). Blok dijagram sistema je prikazan na sl. 5.2.

Prijenosna funkcija koja povezuje varijable jedne s drugima Δ i U, izgleda kao:

W (p) = = - .(5.3)

U T 2 p 2 +2dTp+1+KL(p)

Karakteristična jednačina posmatrača je sljedeća

T 2 p 2 +2dTp+1+KL(p)=0. (5.4)

Izbor stabilizirajućih aditivnih koeficijenata L(p) provodi se na osnovu zahtjeva za kvalitetom prolaznih procesa u posmatraču. U tom slučaju se formira željena karakteristična jednačina čiji se koeficijenti izjednačavaju sa koeficijentima jednačine (5.4).

Sl.5.1. Blok dijagram objekta sa posmatračem

kao paralelni model

Sl.5.2. Blok dijagram objekta sa posmatračem

u obliku Kalmanovog filtera

Smjernice

3.1. Izvršite proračun stabilizirajućeg aditiva L(p)=K Z, koji dolazi iz procesa u posmatraču.

τ 2 p+1

prolazni procesi u posmatraču, gde t p- željeno vrijeme prijelaza ; σ% - vrijednost dozvoljenog prekoračenja.

3.3. Stavke označene sa * izvode se po preporuci nastavnika.

Radni nalog

4.1. Sastaviti šemu modeliranja sistema (5.1) sa posmatračem stanja prema metodi paralelnog modela (slika 5.1) u skladu sa brojem varijante.

Tabela 5.1

Parametar	Broj varijante
TO	8.0	6.0	5.0	12.0	3.0	4.0	20.0	8.0
T, (s)	4.0	2.0	4.0	5.0	2.0	1.0	5.0	2.0
d	0.5	0.3	0.5	0.4	0.3	0.2	0.6	0.25
t p,(c)	1.0	0.6	1.5	2.0	0.5	0.3	1.5	0.5
s%

4.2. Nacrtajte prelazne grafove za varijable stanja objekta i posmatrača, kao i grešku Δ(t),

4.3. Izvršite simulaciju slično kao u tački 4.2, primjenjujući radnju u jednom koraku na ulaz sistema koji se proučava pod različitim početnim uvjetima za objekat i posmatrača.

4.4. Promijenite vrijednost T u objektu 2 puta i ponovite korak 4.3.

4.5. Procijenite uticaj K na svojstva sistema, sukcesivno povećavajući i smanjujući njegovu vrijednost za objekat za 2 puta u odnosu na nominalnu vrijednost i ponavljajući stav 4.3.

4.6. Sastavite model sistema sa Kalmanovim filterom (slika 5.2) i stabilizirajućim dodatkom L(p)=do Z Δ(t), primjenom na ulaz sistema koji se proučava jednostepeno djelovanje pod nultim početnim uvjetima.

4.7. Izvršite simulaciju slično kao na str.4.6, primjenjujući radnju u jednom koraku na ulaz sistema koji se proučava pod različitim početnim uslovima za objekat i posmatrača.

4.8. Istražite utjecaj K, sukcesivno povećavajući i smanjivajući njegovu vrijednost dva puta u odnosu na izračunatu i ponoviti stavove 4.6 i 4.7.

4.9*. Promijenite vrijednost T u objektu 2 puta i ponoviti tačku 4.7.

4.10*. Procijenite uticaj K o svojstvima sistema, sukcesivno povećavajući i smanjujući njegovu vrijednost za objekat za 2 puta u odnosu na nominalnu vrijednost i ponavljajući klauzulu 4.7.

4.11. Sastavite model sistema s Kalman filterom i stabilizirajućim dodatkom L(p)=K(τ 1 p+1)/(τ 2 p+1) i nacrtati grafove prolaznih procesa za izlazne varijable objekta i posmatrača, kao i grešku Δ(t), primjenom na ulaz sistema koji se proučava jednostepeno djelovanje pod nultim početnim uvjetima.

4.12. Izvršite simulaciju slično kao u tački 4.11, primjenjujući radnju u jednom koraku na ulaz sistema koji se proučava pod različitim početnim uslovima za objekat i posmatrača.

4.13. Promijenite vrijednost T u objektu 2 puta i ponovite paragraf 4.12, uporedite sa rezultatima paragrafa. 4.4 i 4.9.

4.14. Procijenite uticaj K o svojstvima sistema, sukcesivno povećavajući i smanjujući njegovu vrijednost za objekat za 2 puta u odnosu na nominalnu vrijednost i ponavljajući klauzulu 4.12. uporediti sa rezultatima dobijenim u pododjeljcima 4.5 i 4.10.

5.1. Cilj.

5.2. Strukturne šeme proučavanih sistema.

5.3. Proračun parametara stabilizirajućeg aditiva L(p).

5.4. Grafovi rezultata simulacije.

5.5. Radni zaključci.

6. Sigurnosna pitanja

6.1. Koji je opseg metode paralelnog modela?

6.2. Kako promjena parametara objekta utiče na grešku u procjeni varijabli stanja korištenjem metode paralelnog modela?

6.3. Kako odabrati parametre stabilizirajućeg aditiva L(p)?

6.4. Koji je opseg Kalman filtera?

6.5. Kako promjena parametara objekta utiče na grešku u procjeni varijabli stanja korištenjem Kalmanovog filtera?

6.6. Da li je moguće promijeniti brzinu kojom se procjenjuju varijable stanja pomoću promatrača u obliku paralelnog modela?

6.7. Kako se vrši evaluacija varijabli stanja ako objekt i posmatrač imaju različite početne uslove?

Laboratorija #6

Kontrolna pitanja za predavanje 2

Sistemi ventilacije. Ventilacioni sistemi su projektovani da obezbede normalne sanitarno-higijenske uslove vazduha u industrijskim prostorijama. U zavisnosti od izvođenja funkcija, dovodni i izduvni sistemi, kao i sistemi vazdušno-termalnih zavesa.

Slika 5.11 Šema automatizacije tehnološke jedinice

Odjeljak 5. Predavanje 2. Tradicionalne metode za sintezu sistema automatskog upravljanja

Bespalov A.V., Kharitonov N.I. Sistemi upravljanja hemijsko-tehnološkim procesima. - M.: ICC "Akademkniga", 2007. - 690 str.

Philips Ch., Harbour R. Sistemi kontrole povratne sprege. - M.: LBZ, 2001. - 616 str.

Dorf R., Bishov R. Moderni upravljački sistemi. - M.: LBZ, 2002. - 832 str.

Besekersky V.A., Popov E.P. Teorija sistema automatskog upravljanja. - Sankt Peterburg: Profesija, 2003. - 752 str.

Galperin M.V. Automatska kontrola. – M.: FORUM: INFRA-M, 2004.-224 str.

Teorija automatskog upravljanja / S.E. Dushin, N.S. Zotov, D.Kh. Imaev i drugi - M.: Viša škola, 2005. - 567 str.

Teorija automatskog upravljanja / V.N. Bryuhanov, M.G. Kosovo, S.P. Protopopov i drugi - M. Viša škola, 2000. - 268 str.

Bibliografija

Kada je opravdano uključiti mikroprocesorski sistem u mjerni sistem?

Šta rješava mikroprocesorski sistem kao dio mjernih sistema?

Šta je mikrokontroler?

Šta je mikroprocesorski komplet?

Šta je mikroračunar?

Šta je mikroprocesorski sistem?

8. Šta je glavni zadatak nadzornog menadžmenta?

9. Koji je glavni zadatak direktne digitalne kontrole?

3. Metode klasične i moderne teorije automatskog upravljanja. T.3. Metode moderne teorije automatskog upravljanja / Ed. N.D. Yegupova. - M.: MVTU, 2000. - 748 str.

8. Ulyanov V.A., Leushin I.O., Gushchin V.N. Tehnološka mjerenja, automatizacija i upravljanje u tehničkim sistemima. Dio 1. - N. Novgorod: NSTU, 2000. - 336 str.

9. Ulyanov V.A., Leushin I.O., Gushchin V.N. Tehnološka mjerenja, automatizacija i upravljanje u tehničkim sistemima. Dio 2. - N. Novgorod: NSTU, 2002. - 417 str.

Sinteza ACS-a se shvata kao usmereni proračun, koji ima za krajnji cilj pronalaženje racionalne strukture sistema i uspostavljanje optimalnih vrednosti parametara njegovih pojedinačnih karika. U odnosu na osnove sinteze, trenutno postoje različita gledišta.

Sinteza se može tumačiti kao primjer varijacionog problema i razmotriti takvu konstrukciju sistema, u kojoj se za date radne uvjete (kontrolni i remetalni utjecaji, buka, ograničenja vremena rada itd.) obezbjeđuje teorijski minimum greške.

Sinteza se može tumačiti i kao inženjerski zadatak, koji se svodi na takvu konstrukciju sistema koja osigurava ispunjenje tehničkih zahtjeva za nju. Podrazumijeva se da će od mnoštva mogućih rješenja inženjer koji projektuje sistem izabrati ona koja su optimalna u pogledu postojećih specifičnih uslova i zahtjeva za dimenzijama, težinom, jednostavnošću, pouzdanošću itd.

Ponekad se u pojam inženjerske sinteze stavlja još uže značenje, razmišlja se o sintezi, s ciljem da se odredi vrsta i parametri korektivnih sredstava koja se moraju dodati nekom nepromijenjenom dijelu sistema (objekt sa upravljačkim uređajem) kako bi se obezbijedila potrebna dinamička svojstva.

U inženjerskoj sintezi ACS-a potrebno je osigurati, prvo, potrebnu tačnost i, drugo, prihvatljivu prirodu prolaznih procesa.

Rješenje prvog problema u većini slučajeva svodi se na određivanje potrebnog koeficijenta prijenosa otvorenog sistema, a po potrebi i vrste korektivnih sredstava koja povećavaju tačnost sistema (kombinovano upravljanje, izodromski mehanizmi itd.). ) Ovaj problem se može riješiti određivanjem grešaka u tipičnim režimima na osnovu kriterija tačnosti.

Rješenje drugog problema – osiguranje prihvatljivih tranzijenta – gotovo je uvijek teže zbog velikog broja varijabilnih parametara i nejasnoće rješenja problema prigušenja sistema.

root metoda. Postoji karakteristična jednačina sistema

Sa stanovišta najbržeg slabljenja prelaznog procesa, važno je da realni delovi korena karakteristične jednačine budu najveći. Zbir realnih dijelova svih korijena numerički je jednak prvom koeficijentu karakteristične jednadžbe. Dakle, za datu vrijednost ovog koeficijenta najpovoljniji rezultati se dobijaju kada su realni dijelovi svih korijena jednaki, ali to nije realno. Proračuni pokazuju da se iz ukupnog broja korijena karakteristične jednadžbe uvijek mogu izdvojiti dva ili tri korijena sa manjom apsolutnom vrijednošću realnog dijela, koji određuju tok glavnog procesa. Ostatak korijena karakterizira brzo raspadajuće komponente koje utječu samo na početnu fazu procesa tranzicije.

Pogodno je prethodnu jednačinu prikazati u obliku

Drugi faktor će odrediti osnovnu prirodu procesa. Da bi se smanjile greške projektovanog sistema, važno je da koeficijent u glavnom množitelju bude što veći. Međutim, prekomjerno povećanje dovodi do oscilatorne prirode prolaznog procesa. Optimalni odnos između koeficijenata i određuje se iz uslova za dobijanje slabljenja u jednom periodu ξ=98%, što odgovara izrazu , gde su i realni i imaginarni delovi kompleksnog korena koji karakterišu glavni proces. Odavde možete doći.

Faktor koji određuje odnos između koeficijenata glavnog faktora karakterizacione jednačine je kriterijum za prelazni režim, u zavisnosti od izabranog stepena slabljenja.

Sinteza upravljačkog sistema počinje činjenicom da se za odabrani blok dijagram i uvođenje korektivnih sredstava nađe karakteristična jednačina. Zatim se mijenjaju parametri glavnog kanala i korektivnih sredstava na način da se dobije tražena vrijednost koeficijenata karakteristične jednačine.

Ova metoda se pokazuje kao prilično efikasna u slučaju relativno niskog stepena karakteristične jednačine (=2-4). Nedostatak ove metode je i to što je potrebno specificirati vrstu korektivnog sredstva.

Metoda korijenskog lokusa. Kvalitet regulacionog sistema u smislu margine brzine i stabilnosti može se okarakterisati položajem korena brojnika i nazivnika prenosne funkcije zatvorenog sistema, tj. raspored nula i polova prijenosne funkcije.

Poznavajući ove korijene, može se izbjeći njihova lokacija na kompleksnoj ravni korijena. Prilikom proračuna sistema preporučljivo je pratiti kako se ukupna slika lokacije korijena mijenja pri promjeni pojedinih parametara, na primjer, koeficijent prijenosa otvorenog sistema, vremenske konstante korektivnih kola, itd. kako bi se uspostavile optimalne vrijednosti ovih parametara.

Uz glatku promjenu vrijednosti bilo kojeg parametra, korijeni će se izmjenjivati ​​u ravnini korijena, crtajući određenu krivulju, koju ćemo nazvati korijenski lokus ili korijenska putanja. Nakon što su konstruisane putanje svih korijena, može se odabrati vrijednost promjenjivog parametra koja odgovara najboljoj lokaciji korijena.

U ovom slučaju, korijeni se mogu izračunati korištenjem standardnih programa za digitalne strojeve sa izlazom korijenske putanje na ekranu.

Metoda standardnih prolaznih karakteristika. Da biste dobili tražene vrijednosti koeficijenata prijenosne funkcije otvorenog sistema, možete koristiti standardne prijelazne karakteristike. Za veću opštost, ove karakteristike su konstruisane u normalizovanom obliku. U ovom slučaju, relativno vrijeme se crta duž vremenske ose, gdje je srednji geometrijski korijen karakteristične jednadžbe, koji određuje brzinu sistema.

Prilikom konstruiranja standardnih prijelaznih karakteristika potrebno je specificirati određenu raspodjelu korijena karakteristične jednadžbe.

Metoda logaritamskih amplitudnih karakteristika. Za potrebe sinteze najprihvatljivije su logaritamske amplitudske karakteristike, budući da se konstrukcija LAH-a, po pravilu, može izvesti gotovo bez računskog rada. Posebno je zgodno koristiti asimptotske LAH.

Proces sinteze obično uključuje sljedeće operacije:

o izgradnja željenog LAH-a;

o izgradnja LAH-a za jednokratnu upotrebu;

o određivanje vrste i parametara korektivnog uređaja;

o tehnička implementacija korektivnih uređaja;

o verifikacioni proračun i konstrukcija prelaznog procesa.

Sinteza se zasniva na sljedećim pokazateljima kvaliteta:

¨ prekoračenje u jednom koraku akcije na ulazu;

¨ vrijeme procesa tranzicije;

¨ stope grešaka.

Sinteza ACS metodom logaritamskih amplitudnih karakteristika trenutno je jedna od najpogodnijih i najilustrativnijih. Najteži trenutak u proračunu metodom logaritamskih amplitudnih karakteristika je uspostavljanje veze između indikatora kvaliteta prelaznog procesa i parametara željenog LAH-a, što se objašnjava relativno složenim odnosom između tranzijentnog linearnog sistema i njegove frekvencijske karakteristike, pređite na procjenu kvaliteta direktno na osnovu njegovih frekvencijskih svojstava.

Sinteza ACS-a na osnovu kriterijuma kvaliteta frekvencije. Za procjenu kvaliteta bilo kojeg upravljačkog sistema, uključujući i servo sistem, potrebno je poznavati njegovu tačnost, koju karakterišu greške u nekim tipičnim režimima, brzinu koja je određena sposobnošću sistema da radi pri velikim brzinama i ubrzanjima ulaznog djelovanja ili brzina prelaznih pojava i margina stabilnosti, što pokazuje tendenciju sistema da fluktuira. U skladu sa tim možemo govoriti o kriterijumima tačnosti, kriterijumima performansi i kriterijumima margine stabilnosti. Prilikom korištenja frekvencijskih kriterija potrebno je osloniti se na određena frekvencijska svojstva sistema.

Prilikom vrednovanja tačnosti greškama pri reprodukciji harmonijskog ulaza, moguće je istovremeno vrednovati i spajati brzinu u jedan kriterijum dinamičke tačnosti regulacionog sistema. Greška servo sistema se ne shvata kao stvarna neusklađenost između glavne i izvršne ose, već samo kao signal neusklađenosti detektovan od strane osetljivog elementa.

Hardverska sinteza automatskih i automatizovanih sistema upravljanja tradicionalne metode uključuju sljedeći skup alata: senzore, pretvarače, kontrolere, regulatore, pojačala, aktuatore i regulatore.

U privredi trgovina s jedinicama za grijanje i topljenje često se koriste različite vrste kotlova za povrat topline. Sigurnost kotla i ispunjavanje zahtjeva tehničkog nadzora ostvaruje se rješavanjem sljedećih zadataka:

automatsko blokiranje odvoda vode iz kotla kada nivo tečnosti i pritisak vode padnu do dozvoljene granice;

dupliranje kontrole nivoa vode u kotlu pomoću pouzdanih alata za automatizaciju;

korištenje kontrolne opreme, koja omogućava, ako je potrebno, prelazak na ručno daljinsko upravljanje jedinicom;

· davanje zvučnog signala za slučaj opasnosti pri radu zapornog ventila;

· svjetlosna signalizacija odstupanja od norme pojedinačnih kontroliranih vrijednosti.

Automatsko regulisanje nivoa vode u predloženom automatizovanom sistemu upravljanja vrši se korišćenjem savremene opreme kompleksa "Kontur - 2", proizvođača OJSC "MZTA" (Moskva).

Za automatsku kontrolu pritiska i nivoa korišteni su mjerni pretvarači tipa Sapphire-22 M različitih modifikacija i dvokanalni sekundarni uređaji tipa TRMO-PIC Euro serije, proizvođača OWEN (Moskva). Takvi uređaji mogu raditi sa senzorima objedinjenih električnih signala, opremljeni su digitalnim indikatorima i imaju ugrađena napajanja za mjerne pretvarače.

Upotreba osmokanalnog AC2 mrežnog adaptera osigurava povezivanje uređaja tipa TRMO-PIC sa serijskim COM portom IBM kompatibilnog računala. Za prijenos informacijskih signala korišten je komunikacioni interfejs RS-232 (slika 5.11).

Specifikacija korišćenih alata za automatizaciju data je u tabeli. 5.1.

U posljednje vrijeme ozbiljna pažnja posvećena je pitanjima automatizacije toplovodnih kotlova, grijnih mjesta i sistema grijanja. Bez toga je nemoguće neprekidno i kvalitetno snabdijevanje toplinom industrijskih poduzeća i potrošača stambeno-komunalnog sektora.

Tabela 5.1 Specifikacija korišćene opreme

Dorada blok dijagrama upravljačkog sistema za izbor i proračun njegovih elemenata i parametara. Eksperimentalno proučavanje sistema ili njegovih pojedinačnih delova u laboratoriji i unošenje odgovarajućih korekcija u njegovu šemu i dizajn. Projektovanje i izrada sistema upravljanja. Prilagođavanje sistema u realnim uslovima rada probni rad.

Podijelite rad na društvenim mrežama

Ako vam ovaj rad ne odgovara, na dnu stranice nalazi se lista sličnih radova. Možete koristiti i dugme za pretragu

Predavanje #6 Sinteza sistema automatskog upravljanja

SINTEZA ACS - izbor strukture i parametara ACS-a, početnih uslova i ulaznih radnji u skladu sa potrebnim pokazateljima kvaliteta i uslovima rada.

Dizajn ACS-a uključuje sljedeće korake:

1. Studija objekta regulacije: izrada matematičkog modela, određivanje parametara, karakteristika i uslova rada objekta.
2. Formulacija zahtjeva za ATS.
3. Princip izbora kontrole; određivanje funkcionalne strukture (tehnička sinteza).
4. Odabir elemenata upravljačke sheme uzimajući u obzir statičke, dinamičke, energetske, operativne i druge zahtjeve i njihovu međusobnu koordinaciju u pogledu statičkih i energetskih karakteristika (procedura nije formalizirana - inženjerska kreativnost).
5. Definicija algoritamske strukture (teorijska sinteza) se vrši pomoću matematičkih metoda i na osnovu zahtjeva napisanih u jasnom matematičkom obliku. Utvrđivanje zakona regulacije i proračun korektivnih uređaja koji obezbjeđuju određene zahtjeve.
6. Dorada blok dijagrama upravljačkog sistema, izbor i proračun njegovih elemenata i parametara.
7. Eksperimentalno proučavanje sistema (ili njegovih pojedinačnih delova) u laboratoriji i unošenje odgovarajućih korekcija u njegovu šemu i dizajn.
8. Projektovanje i izrada sistema upravljanja.
9. Podešavanje sistema u realnim uslovima rada (probni rad).

Dizajn ACS-a počinje odabirom upravljačkog objekta i glavnih funkcionalnih elemenata (pojačala, aktuatora itd.), odnosno razvija se energetski dio sistema.

Navedene statičke i dinamičke karakteristike sistema obezbeđuju se odgovarajućim izborom strukture i parametara agregata, specijalnih korektivnih uređaja i celokupnog ACS-a u celini.

Namjena korektivnih uređaja: osigurati potrebnu tačnost sistema i dobiti prihvatljivu prirodu prelaznog procesa.

Korektivne veze se uvode u sistem na različite načine: serijski, lokalna zaštita životne sredine, direktna paralelna veza, eksterni (izvan kontrolne petlje) kompenzacioni uređaji, pokrivenost celokupnog ACS stabilizacijske zaštite životne sredine, nejednaka glavna povratna sprega.

Vrste DC električnih korektivnih uređaja: aktivni i pasivni DC četveropolni, diferencirajući transformatori, DC tahogeneratori, tahometrijski mostovi, itd.

Po dogovoru korektivni uređaji se klasifikuju:

1. STABILIZACIJA - osigurati stabilnost ACS-a i poboljšati njihove statičke i dinamičke karakteristike;
2. KOMPENZACIJA - smanjenje statičkih i dinamičkih grešaka pri izgradnji ACS-a po kombinovanom principu;
3. FILTERIRANJE - povećanje otpornosti sistema na buku, na primjer, filtriranje viših harmonika tokom demodulacije signala direktnog kanala;
4. SPECIJALIZOVANO - dati sistemu posebna svojstva koja poboljšavaju kvalitet sistema.

ACS se može izgraditi prema sljedećim blok dijagramima:

1. Sa serijskim korektivnim krugom.

Pojačalo Y mora imati veliku ulaznu impedanciju kako ne bi šansirao izlaz korektivnog kola.

Koristi se u slučaju sporo promjenjivih ulaznih radnji, jer pri velikim neusklađenjima dolazi do zasićenja u realnim nelinearnim elementima, granična frekvencija ide ulijevo i sistem polako napušta stanje zasićenja.

Fig.1.

Sekvencijalna korekcija se često koristi u stabilizacijskim sistemima ili za korekciju konture sa korektivnom povratnom spregom.

Smanjuje.

1. Sa antiparalelnim korektivnim krugom.

Fig.2.

Ulazi u ulaz kao razlika i ne dolazi do dubokog zasićenja.

1. Sa serijsko-paralelnim korektivnim krugom.

Fig.3.

1. Sa kombinovanim korektivnim krugovima.

Sinteza ACS-a podređenog upravljanja sa dvije ili više petlji vrši se sukcesivnom optimizacijom petlji, počevši od unutrašnje.

Proračun sistema je podijeljen u 2 faze: statički i dinamički.

Statički proračunsastoji se u izboru glavnih karika sistema uključenih u njegovo glavno kolo, izradi blok dijagrama potonjeg i određivanju parametara glavnih elemenata sistema (faktori pojačanja koji obezbeđuju potrebnu tačnost, vremenske konstante svih elemenata, zupčanik omjeri, prijenosne funkcije pojedinih karika, snaga motora). Pored toga, ovo uključuje proračun i projektovanje magnetnih i poluprovodničkih pojačala i izbor tranzistorskih ili tiristorskih pretvarača, motora, senzorskih elemenata i drugih pomoćnih uređaja sistema, kao i proračun tačnosti u stacionarnom radu i osetljivosti. sistema.

Dinamički proračunuključuje širok spektar pitanja vezanih za stabilnost i kvalitet prelaznog procesa (brzina, karakteristike performansi i dinamička tačnost sistema). U procesu proračuna odabiru se korektivni krugovi, mjesta njihovog uključivanja i određuju se parametri potonjih. Također se izračunava kriva prelaznog procesa ili modelira sistem kako bi se precizirali dobijeni kvalitativni pokazatelji i uzele u obzir neke nelinearnosti.

Platforme na kojima su izgrađeni stabilizirajući algoritmi:

1. Klasični (diferencijalne jednadžbe - metode vremena i frekvencije);
2. Fuzzy logika;
3. Neuralne mreže;
4. Genetski algoritmi i algoritmi kolonija mrava.

Metode sinteze regulatora:

1. Klasična shema;
2. PID - regulatori;
3. Metoda postavljanja stubova;
4. LCH metoda;
5. Kombinirano upravljanje;
6. Mnogo stabilizacijskih kontrola.

Klasična sinteza regulatora

Klasični blok dijagram upravljanja objektom prikazan je na sl. 1. Regulator se obično uključuje ispred objekta.

Rice. 1. Klasični blok dijagram upravljanja objektom

Zadatak upravljačkog sistema je da suzbije djelovanje vanjskih smetnji i obezbijedi visokokvalitetne tranzijente. Ovi zadaci su često kontradiktorni. Zapravo, moramo stabilizirati sistem tako da ima potrebne funkcije prijenosa za glavnu akciju i za kanal perturbacije:

, .

Da bismo to uradili, možemo koristiti samo jedan regulator, pa se takav sistem naziva sistem sa jednim stepenom slobode.

Ove dvije funkcije prijenosa povezane su jednakošću

Dakle, promjenom jedne od prijenosnih funkcija automatski mijenjamo i drugu. Dakle, ne mogu se formirati samostalno i rješenje će uvijek biti neka vrsta kompromisa.

Da vidimo da li je u takvom sistemu moguće obezbediti nultu grešku, odnosno apsolutno tačno praćenje ulaznog signala. Prijenosna funkcija je greškom jednaka

Da pogrešim uvijek je nula, ova funkcija prijenosa mora biti nula. Pošto njegov brojilac nije nula, odmah dobijamo da imenilac mora ići u beskonačnost. Možemo uticati samo na regulator, tako da dobijamo. Na ovaj način,da smanjite grešku

povećati pojačanje kontrolera.

Međutim, ne možete beskonačno povećavati dobit. Prvo, svi stvarni uređaji imaju maksimalno dozvoljene vrijednosti za ulazne i izlazne signale. Drugo, sa velikim pojačanjem kola, kvaliteta prelaznih procesa se pogoršava, povećava se uticaj smetnji i buke, sistem može izgubiti stabilnost. Stoga, u kolu sa jednim stepenom slobode, nemoguće je obezbediti nultu grešku praćenja.

Pogledajmo problem sa stanovišta frekvencijskih karakteristika. S jedne strane, za kvalitetno praćenje glavnog signala, poželjno je da frekvencijski odziv bude približno jednak 1 (u ovom slučaju). S druge strane, sa stanovišta robusne stabilnosti, potrebno je osigurati na visokim frekvencijama, gdje je greška simulacije velika. Osim toga, funkcija prijenosa perturbacije treba biti takva da se ove perturbacije potiskuju, idealno bi trebalo osigurati.

Odabir kompromisnog rješenja obično postupite na sljedeći način:

● na niskom frekvencije postižu ispunjenje uslova, čime se osigurava dobro praćenje niskofrekventnih signala; u ovom slučaju, to jest, smetnje niske frekvencije se potiskuju;

● na visokom nivou frekvencije se nastoje napraviti kako bi se osigurala robusna stabilnost i suzbijanje buke mjerenja; u ovom slučaju, odnosno sistem zapravo radi kao otvoreni krug, regulator ne reaguje na visokofrekventne smetnje.

Proračun linearnih kontinuiranih automatskih upravljačkih sistema za zadatu tačnost

U stabilnom stanju

Jedan od glavnih zahteva koje ACS mora da zadovolji jeste da obezbedi potrebnu tačnost reprodukcije glavnog (kontrolnog) signala u stabilnom stanju rada.

Redoslijed astatizma i koeficijent prijenosa sistema nalaze se na osnovu zahtjeva za tačnost u stacionarnom stanju.Ako se koeficijent prijenosa sistema, određen traženom vrijednošću opadanja i faktorom kvalitete (u slučaju astatičnog ACS), pokaže toliko velikim da značajno otežava čak i jednostavnu stabilizaciju sistema, preporučljivo je povećati reda astatizma i time svesti zadatu grešku stacionarnog stanja na nulu, bez obzira na vrijednost koeficijenta prijenosa sistema. Kao rezultat, postaje moguće odabrati vrijednost ovog koeficijenta, samo na osnovu razmatranja stabilnosti i kvaliteta prolaznih procesa.

Neka se strukturni dijagram ACS-a svede na oblik

Tada, u kvazi-stabilnom režimu rada ACS-a, neusklađenost se može predstaviti kao konvergentni niz

gdje igraju ulogu konstanti težine.

Očigledno, takav proces se može odvijati samo ako je funkcija koja se sporo mijenja i dovoljno glatka.

Ako prijenosnu funkciju otvorenog sistema predstavimo kao

onda za r =0

za r =1

za r =2

za r =3

Niskofrekventni dio logaritamske amplitudske frekvencijske karakteristike određuje tačnost sistema prilikom obrade sporo promjenjivih kontrolnih signala u ustaljenom stanju i određen je stopama greške. Stope grešaka više nemaju značajan uticaj na tačnost ACS-a i mogu se zanemariti u praktičnim proračunima.

1. Proračun stabilnog rada ACS-a prema datim koeficijentima neusklađenosti (greške)

Tačnost sistema u stacionarnom stanju određena je vrednošću koeficijenta prenosa otvorenog sistema, koji se određuje u zavisnosti od oblika postavljanja zahteva za tačnost sistema.

Proračun se vrši na sljedeći način.

1. STATIC ATS. Ovdje se postavlja vrijednost koeficijenta pozicijske greške, kojom se određuje: .

dB

20 lgk kom

ω , s -1

1. ASTATIČKI SISTEMI 1. reda.

U ovom slučaju je dat koeficijent koji određuje

Ako su dati koeficijenti i, onda, što određuje položaj niskofrekventne LAFC asimptote otvorenog sistema sa nagibom od -20 dB/dec, a druga asimptota ima nagib od -40 dB/dec na uglu frekvencija (slika 1).

Fig.1.

1. ASTATIČKI SISTEMI 2. reda.

Zadatim koeficijentom određujemo kpc :

dB

ω , s -1

2. Proračun stabilnog rada ACS-a prema datoj maksimalnoj vrijednosti neusklađenosti (greške) sistema

Na osnovu dozvoljene vrednosti greške stacionarnog stanja i vrste kontrolnog dejstva biraju se parametri niskofrekventnog dela LAF sistema.

1. Dopustimo maksimalnu dozvoljenu grešku pri harmonijskom dejstvu sa amplitudom i frekvencijom i red astatizma sistema.

Tada niskofrekventna LAFC asimptota sistema ne treba da prođe niže od kontrolne tačke sa koordinatama:

(1)

i imaju nagib -20 r dB/dec. Zavisnost (1) vrijedi na.

1. Neka se zadaju dozvoljena maksimalna greška pri maksimalnoj brzini i maksimalnom ubrzanju ulaznog dejstva i red astatizma r sistemi.

Često je zgodno koristiti metodu ekvivalentnog sinusoidnog djelovanja koju je predložio Ya.E. Gukailo.

U tom slučaju se određuje način rada u kojem su amplitude brzine i ubrzanja jednake maksimalno navedenim vrijednostima. Neka se radnja unosa promijeni u skladu sa datim zakonom

. (2)

Izjednačavajući amplitudske vrijednosti brzine i ubrzanja, dobijene diferenciranjem izraza (2), sa datim vrijednostima i dobijamo

gdje, . Ove vrijednosti se mogu koristiti za konstruiranje kontrole

tačka B sa koordinatama i

Uz jednu negativnu povratnu informaciju,

Sa nejednom povratnom spregom.

Ako je brzina ulaznog signala maksimalna, a ubrzanje se smanjuje, tada će se kontrolna točka kretati pravolinijski sa nagibom od -20 dB/dec u rasponu frekvencija. Ako je ubrzanje jednako maksimalnoj vrijednosti, a brzina se smanjuje, tada se kontrolna točka kreće pravolinijski sa nagibom od -40dB/dec u opsegu frekvencija.

Područje ispod kontrolne tačke B i dvije prave linije sa nagibom od -20dB/dek i -40dB/dek je zabranjeno područje za LAFC sistem praćenja. Pošto je tačan LAFR ispod tačke preseka dve asimptote za 3 dB, željenu karakteristiku na treba povećati za ovaj iznos, tj.

U ovom slučaju, tražena vrijednost faktora kvaliteta u smislu brzine, i frekvencije u tački presjeka druge asimptote sa frekvencijskom osom (slika 2)

U slučaju kada se regulacijsko djelovanje karakteriše samo maksimalnom brzinom, faktor kvaliteta sistema u smislu brzine pri datoj vrijednosti greške:

Ako su specificirani samo maksimalno ubrzanje signala i vrijednost greške, tada je faktor kvalitete ubrzanja:

Fig.2.

1. Neka je za upravljački kanal data maksimalna statička greška (ulazno djelovanje je postupno, sistem je statičan za upravljački kanal).

Fig.3.

Tada se vrijednost određuje iz izraza. Statička tačnost automatskog sistema može se odrediti iz jednačine:

gdje je statička tačnost zatvorenog sistema,

- odstupanje kontrolisane vrednosti u otvorenom sistemu,

je koeficijent prijenosa otvorene petlje potreban da bi se osigurala specificirana tačnost.

1. Neka je data maksimalna dozvoljena statička greška duž kanala perturbacije (perturbaciono dejstvo je stepenasto, sistem je statičan duž kanala perturbacije, sl. 3).

Tada se vrijednost određuje iz izraza:

gdje je koeficijent prijenosa otvorenog sistema duž kanala perturbacije,

gdje je greška sistema bez kontrolera.

U statičkim upravljačkim sistemima, greška stacionarnog stanja uzrokovana stalnim djelovanjem poremećaja smanjuje se za 1+ u odnosu na sistem otvorene petlje. U ovom slučaju se koeficijent prijenosa zatvorenog sistema također smanjuje za 1+ puta.

1. Neka je zadana dozvoljena greška brzine od upravljačkog djelovanja (ulazno djelovanje se mijenja konstantnom brzinom, sistem je astatičan prvog reda).

Sistemi za praćenje su obično dizajnirani kao astatički prvog reda. Oni rade s promjenjivim kontrolnim djelovanjem. Za takve sisteme u ustaljenom stanju najkarakterističnija je promjena ulaznog djelovanja prema linearnom zakonu.

Tada se faktor kvaliteta sistema u smislu brzine određuje iz izraza:

Pošto je greška ustaljenog stanja određena niskofrekventnim dijelom LFR-a, niskofrekventna asimptota željenog LFR-a može se konstruirati iz izračunate vrijednosti koeficijenta prijenosa.

3. Proračun stacionarnog režima rada automatskog regulacionog sistema za datu maksimalnu dozvoljenu grešku sistema sa nejednostrukom povratnom spregom

Neka se a priori informacija o ulaznom signalu svede na minimum:

1. Maksimalna modulo vrijednost prve derivacije ulazne akcije (maksimalna brzina praćenja) – ;
2. Maksimalna modulo vrijednost druge derivacije ulazne akcije (maksimalno ubrzanje praćenja) – ;
3. Ulazna akcija može biti deterministički ili slučajni signal sa bilo kojom spektralnom gustinom.

Potrebno je ograničiti maksimalnu dozvoljenu grešku upravljačkog sistema pri reprodukciji korisnog signala u stacionarnom stanju rada za vrijednost.

Zahtjev za tačnost reprodukcije najjednostavnije je formuliran za harmonički ulaz koji je ekvivalentan stvarnom ulaznom signalu:

pod pretpostavkom da su amplituda i frekvencija date, a početna faza ima proizvoljnu vrijednost.

Uspostavimo vezu između dozvoljene greške reprodukcije ulaznog dejstva i parametara sistema i ulaznog signala.

Neka se blok dijagram kontinuiranog ACS-a svede na oblik (slika 4).

Fig.4.

Greška na izlazu sistema u vremenskoj domeni je data sa:

gdje je referentna (bez grešaka) izlazna funkcija.

Može se pokazati da zbog ograničenja brzine i ubrzanjaizlazna funkcija se razlikuje od funkcije koraka.

Preslikajmo posljednji izraz u prostor Laplaceovih transformacija:

Preslikajmo u prostor Fourierovih transformacija:

U području niske frekvencije (, su vremenske konstante povratnog kola), tada

maksimalna amplituda greške određena je izrazom:

U stvarnim sistemima na niskim frekvencijama, obično, jer zahtjev mora biti ispunjen; matematički izraz za određivanjese konvertuje na kontrolnoj frekvenciji () u oblik

a da bi se izlazna funkcija reprodukovala sa maksimalnom greškom ne većom od zadate, LAFC projektovanog sistema ne bi trebalo da prolazi ispod kontrolne tačke sa koordinatama i

4. Proračun stacionarnog rada sistema statičkog automatskog upravljanja metodom graničnih prelaza

Izjava

Neka je dat generalizovani blok dijagram statičkog ACS-a:

gdje, ovdje polinomi brojnika i nazivnika ne sadrže faktor str (njihovi slobodni članovi su jednaki jedan),

- koeficijent prijenosa regulatora,

je koeficijent prijenosa objekta preko kontrolnog kanala,

je omjer povratnih informacija,

je koeficijent prijenosa objekta duž kanala perturbacije,

štaviše, u prvoj aproksimaciji, statički i dinamički koeficijenti prijenosa veza uzimaju se jednakima, nominalna vrijednost izlazne funkcije duž kontrolnog kanala odgovara nominalnom ulaznom djelovanju, a vrijednost postupnog ometanja i neka je dozvoljena statička greška duž kanala perturbacije u % nominalne vrijednosti izlazne funkcije.

Tada su koeficijenti prijenosa sistema duž kanala upravljanja i poremećaja u stacionarnom stanju jednaki statičkim koeficijentima prijenosa zatvorenog sistema i određeni su formulama:

(1)

Statičke jednačine za kanale upravljanja i smetnji imaju oblik

(2)

Koeficijenti prijenosa regulatora i povratnog kruga određeni su izrazima:

(3)

Načini poboljšanja statičke tačnosti ACS-a

1. Povećanje prijenosnog omjera sistema otvorene petlje u statici sistemi.

Gdje, .

Međutim, uslovi stabilnosti se pogoršavaju sa povećanjem, odnosno povećavaju se greške u dinamici.

1. Uvod u integralni regulator.

2.1. Primjena I-regulatora: .

U tom slučaju sistem postaje astatičan duž kanala upravljanja i perturbacije, a statička greška postaje jednaka nuli. LAFC sistema će ići mnogo strmiji od originalnog, a fazni pomak će se povećati za -90 stepeni. Sistem može biti nestabilan.

2.2. Podešavanje PI kontrolera: .

Ovde je statička greška jednaka nuli, a uslovi stabilnosti su bolji nego za sistem sa I-kontrolerom.

2.3. Korištenje PID kontrolera: .

Statička greška sistema je nula, a uslovi stabilnosti su bolji nego u sistemu sa PI kontrolerom.

1. Uvod u sistem ne-jedinične povratne sprege, ako je potrebna tačna reprodukcija nivoa informacija ulaznog signala.

Pretpostavljamo da su i statične veze. , potrebno je izabrati takve

To; .

1. Skaliranje ulaza

uticaj.

Evo.

Izlazna funkcija će biti jednaka informacijskom nivou ulazne akcije, ako, odavde, gdje.

1. Primjena principa kompenzacije kroz kanale upravljanja i poremećaja.

Proračun kompenzacijskih uređaja opisan je u odjeljku "Proračun kombiniranih upravljačkih sistema".

Proračun dinamike ACS-a

Sinteza ACS-a za LFC

Trenutno je razvijen veliki broj metoda za sintezu korektivnih uređaja, koji se dijele na:

• metode analitičke sinteze koje koriste analitičke izraze koji povezuju indikatore kvaliteta sistema sa parametrima korektivnih uređaja;
• grafsko-analitički.

Najpogodnija metoda grafsko-analitičke sinteze je klasična univerzalna metoda logaritamskih frekvencijskih karakteristika.

Method Essence je kako slijedi. Prvo se gradi asimptotski LAFC originalnog sistema, zatim se gradi željeni LAFC otvorenog sistema; LAFC korektivnog uređaja mora promijeniti oblik LAFC-a originalnog sistema tako da LAFC korigiranog sistema.

Najteži i najkritičniji korak u sintezi je izgradnja željenog LFC-a. Prilikom konstruisanja pretpostavlja se da sintetisani sistem ima jediničnu negativnu povratnu vezu i da je sistem minimalne faze. Na osnovu nomograma Chestnut-Mayera, V.V. Solodovnikova, A.V. Fateeva, V.A. Besekerskog utvrđen je kvantitativni odnos između indikatora kvaliteta prelazne funkcije sistema minimalne faze sa jednim FOS-om i LAFC-a otvorenog sistema.

Željeni LACH se uslovno deli na tri dela: niskofrekventni, srednjefrekventni i visokofrekventni. Niskofrekventni dio je određen statičkom tačnošću sistema – tačnošću rada ACS-a u stacionarnom stanju. U statičkom sistemu, niskofrekventna asimptota je paralelna sa frekvencijskom osom; u astatičnim sistemima, nagib niskofrekventne asimptote je –20 * dB/dec, gdje je  - red astatizma ( =1, 2, 3,…). Srednjofrekventni dio je najvažniji, jer on uglavnom određuje dinamiku procesa u sistemu. Glavni parametri asimptote srednje frekvencije su njen nagib i granična frekvencija. Što je veći nagib asimptote srednje frekvencije, to je teže osigurati dobra dinamička svojstva sistema. Stoga je nagib od -20 dB/dek razuman i rijetko prelazi -40 dB/dek. Granična frekvencija određuje brzinu sistema. Što više, to su performanse veće (manje). Visokofrekventni dio željenog LAFC-a ima mali utjecaj na dinamička svojstva sistema. Uopšteno govoreći, bolje je imati najveći mogući nagib njegove asimptote, što smanjuje potrebnu snagu aktuatora i uticaj visokofrekventnog šuma.

Željeni LACH se gradi na osnovu zahtjeva za sistem: zahtjevi za statička svojstva dati su u obliku reda astatizma i koeficijent prijenosa otvorenog sistema; dinamička svojstva se najčešće postavljaju maksimalnom dozvoljenom vrijednošću prekoračenja i vremenom regulacije; ponekad se postavlja granica u obliku maksimalnog dozvoljenog ubrzanja kontrolisane varijable pri početnoj neusklađenosti.

Metode izgradnje željenog LAF-a: konstrukcija prema V.V. Solodovnikovu, upotreba tipičnih LAF-a i nomograma za njih, konstrukcija prema E.A. Sankovsky - G.G. Sigalov, pojednostavljena konstrukcija, konstrukcija prema V.A. Besekerskom, prema metodi A.V. Fateeva i druge metode.

Prednosti frekventnih metoda:

● Frekventne karakteristike koje odražavaju matematički model objekta mogu se relativno lako dobiti eksperimentalno;

● Proračuni frekvencijskog odziva su svedeni na jednostavne i vizuelne grafsko-analitičke konstrukcije;

● Frekventne metode kombinuju jednostavnost i jasnoću u rešavanju problema bez obzira na poredak sistema, prisustvo transcendentalnih ili iracionalnih veza prenosne funkcije.

Sinteza željenog LACH-a

Teorijskim i eksperimentalnim istraživanjima utvrđeno je da LAFC upravljačkog sistema otvorene petlje, koji je stabilan u zatvorenom stanju, gotovo uvijek prelazi osu frekvencije sa presjekom sa nagibom od -20 dB/dec. Prelazak ose frekvencije LAFC sekcijom sa nagibom od -40 dB/dec ili -60 dB/dec je moguće, ali se rijetko koristi, jer je takav sistem stabilan pri vrlo niskom koeficijentu prijenosa.

Najracionalniji oblik LAFC otvorenog sistema, stabilan u zatvorenom stanju, ima nagibe:

• asimptota niske frekvencije 0, -20, -40 dB/dec (određena redoslijedom sistemskog astatizma);
• asimptota koja konjugira niskofrekventnu sa asimptotom srednje frekvencije može imati nagib od –20, -40, -60 dB/dec;
• asimptota srednje frekvencije -20 dB/ dec;
• asimptota koja povezuje srednju frekvenciju sa visokofrekventnim dijelom LAFC-a po pravilu ima nagib od -40 dB/dec;
• visokofrekventni dio LAFC-a je izgrađen paralelno sa asimptotama visokofrekventnog dijela LAFC-a originalnog sistema otvorene petlje.

Prilikom izrade željenog LFC-a uzimaju se u obzir sljedeći zahtjevi:

1. Korigovani sistem mora zadovoljiti date pokazatelje kvaliteta (prihvatljiva greška u stacionarnom stanju, potrebna margina stabilnosti, brzina, prekoračenje i drugi pokazatelji kvaliteta prelaznih pojava).
2. Oblik željenog LFC-a trebao bi se što manje razlikovati od LFC-a nekorigiranog sistema kako bi se pojednostavio stabilizirajući uređaj.
3. Treba nastojati da na visokim frekvencijama ne pređe iznad LAFC nekorigovanog sistema za više od 20-25 dB.
4. Niskofrekventni dio željenog LAFC-a mora odgovarati LAFC-u nekorigiranog sistema, budući da je koeficijent prijenosa otvorenog, dinamički nekorigiranog sistema odabran da uzme u obzir potrebnu tačnost u stacionarnom stanju.

Izgradnja željenog LFC-a može se smatrati završenom ako su svi zahtjevi za kvalitetom sistema zadovoljeni. U suprotnom, trebali biste se vratiti na proračun stacionarnog rada i promijeniti parametre elemenata glavnog kola (odabrati motor druge snage ili manje inercije, koristiti pojačalo s kraćom vremenskom konstantom, uključiti čvrstu negativnu povratnu spregu pokrivanje najinercijskih elemenata sistema itd.) .

Algoritam za konstruisanje željenog LFC-a

1. Odabir granične frekvencije L f (w).

Ako su dati prekoračenje i vrijeme slabljenja prelaznog procesa, tada se koriste nomogrami V.V. Solodovnikova ili A.V. Fateeva; ako je postavljen indeks oscilacije M, tada se proračun vrši prema metodi V.A. Besekersky.

Konstrukcija kvalitetnih nomograma V. V. Solodovnikova zasnovana je na tipičnom stvarnom frekvencijskom odzivu zatvorenog ACS-a (slika 2). Za statičke sisteme ( =0) , za astatičke sisteme ( =1, 2,…) .

Ova metoda pretpostavlja da se omjer poštuje.

Dinamički indikatori kvaliteta i uzimaju se kao početni, koji su dijagramom kvaliteta V.V. povezani s parametrima realnog frekvencijskog odziva zatvorenog ACS-a. Solodovnikov (slika 3). Prema vrijednosti specificiranoj pomoću krivulje (slika 3), određuje se odgovarajuća vrijednost. Zatim se, prema krivulji, određuje vrijednost koja je jednaka navedenoj vrijednosti, dobijamo, gdje je vrijednost granične frekvencije pri kojoj kontrolno vrijeme ne prelazi navedenu vrijednost.

S druge strane, ograničeno je dopuštenim ubrzanjem kontrolirane koordinate. Preporučeno, gdje je početna neusklađenost.

Kontrolno vrijeme se može približno odrediti pomoću empirijske formule, gdje se koeficijent brojilaca uzima jednak 2 at, 3 at, 4 at.

Uvijek je poželjno dizajnirati sistem što je brže moguće.

Po pravilu ne prelazi više od ½ decenije. To je zbog komplikacije korektivnih uređaja, potrebe za uvođenjem diferencirajućih veza u sistem, što smanjuje pouzdanost i otpornost na buku, kao i zbog ograničenja maksimalnog dozvoljenog ubrzanja podesivih koordinata.

Granična frekvencija se može povećati samo povećanjem. U ovom slučaju se povećava statička preciznost, ali se pogoršavaju uvjeti stabilnosti.

Odluka o izboru mora imati dovoljno obrazloženja.

1. Konstruiramo asimptotu srednje frekvencije.

1. Konjugiramo asimptotu srednje frekvencije sa asimptotom niske frekvencijetako da u frekvencijskom opsegu u kojem treba imati višak faze. Fazni višak i višak modula određuju se nomogramom (slika 4). Konjugirana asimptota ima nagib od -20, -40 ili -60 dB/dek na =0 ( - red astatizma sistema); -40, -60 dB/dec pri =1 i -60 dB/dec pri  =2.

Ako se pokaže da je višak faze manji, tada konjugirajuću asimptotu treba pomaknuti ulijevo ili smanjiti njen nagib. Ako je višak faze veći od dozvoljene vrijednosti, tada se konjugirajuća asimptota pomiče udesno ili se njen nagib povećava.

Početna frekvencija ugla određuje se iz izraza.

1. Asimptotu srednje frekvencije konjugiramo sa visokofrekventnim dijelomtako da u frekvencijskom opsegu gdje postoji višak faze. Ugaona frekvencija je određena omjerom.

Ako je na frekvenciji ugla<, то сопрягающую асимптоту смещают вправо или уменьшают ее наклон.

Ako je >, tada se konjugirajuća asimptota pomjera ulijevo ili se njen nagib povećava. Preporučena razlika bi trebala biti nekoliko stepeni. Frekvencija desnog ugla asimptote ugla.

Po pravilu, nagib ove asimptote je -40 dB/dec, a dozvoljena razlika. Test se izvodi na frekvenciji na kojoj.

1. Visokofrekventni dio je dizajniran paralelno ili u kombinaciji s njim.

Ovaj dio karakteristike utiče na glatkoću sistema.

Dakle, u prvoj fazi konstruisanja frekvencije na kojima se asimptota srednje frekvencije konjugira sa konjugirajućim asimptotama, nalaze se iz uslova. U drugoj fazi, vrijednosti konjugirajućih frekvencija se rafiniraju uzimajući u obzir viškove faze. U trećoj fazi, sve ugaone frekvencije se koriguju u skladu sa uslovom njihove blizine ugaonoj frekvenciji originalnog sistema, odnosno ako se te frekvencije neznatno razlikuju jedna od druge.

Sinteza korektivnog kola serijskog tipa

U šemi na slici 1, parametri korektivnog kola se mogu dobiti odavde:

Prijeđimo na logaritamske frekvencijske odgovore: ,

Na visokim frekvencijama, LAFC regulatora "podrazumevano" ne bi trebalo da prelazi 20 dB prema uslovima zaštite od buke. Osnovni princip strukturno-parametarske optimizacije ACS-a sa povratnom spregom: kontroler mora sadržavati dinamičku vezu s prijenosnom funkcijom jednakom ili bliskom povratnoj prijenosnoj funkciji kontrolnog objekta.

Razmotrimo proračun sekvencijalnog korektivnog kola kao primjer.

Neka je potrebno ispraviti statički sistem. Pretpostavimo da smo izgradili. Smatramo da je sistem sa vezama minimalne faze, tako da ne gradimo fazno-frekventnu karakteristiku (slika 2).

Sada je lako reproducirati parametre korektivnog kruga. Najčešće se koriste aktivni korektivni uređaji i pasivni RC -lanci. Na osnovu fizičkih koncepata, gradimo kolo prikazano na Sl. 3.

Slabljenje signala od strane razdjelnika R1-R 2 na visokim frekvencijama odgovara slabljenju signala * za.

gdje,

Na visokim frekvencijama ne unosi izobličenje - pozitivan faktor. Možemo pomjeriti graničnu frekvenciju ulijevo uz pomoć korektivnog kola i osigurati potrebnu stabilnost i kvalitet sistema.

Prednosti uzastopnog KU:

1. Jednostavnost korektivnog uređaja (u mnogim slučajevima implementiran u obliku jednostavnog pasivnog RC-konture);
2. Lakoća uključivanja.

Nedostaci:

1. Efekat sekvencijalne korekcije se smanjuje tokom rada pri promeni parametara (faktora pojačanja, vremenske konstante), pa se sekvencijalnom korekcijom nameću povećani zahtevi za stabilnost parametara elemenata, što se postiže upotrebom skupljih elemenata;
2. Diferencijalno napredovanje faze RC - kola (algoritmi u mikrokontrolerima) su osjetljiva na visokofrekventni šum;
3. Sekvencijski integratori RC -kola sadrže više glomaznih kondenzatora (zahtijeva implementaciju velikih vremenskih konstanti) od kola u povratnom kolu.

Obično se koriste u sistemima male snage. To se objašnjava, s jedne strane, jednostavnošću serijskih korektivnih uređaja, as druge strane, nesvrsishodnošću upotrebe u ovim sistemima glomaznih paralelnih korektivnih uređaja srazmjernih veličini izvršnog motora, kao što je tahogenerator.

Treba imati na umu da zbog zasićenosti pojačala nije uvijek preporučljivo formirati željeni LAFC u niskom i srednjem frekvencijskom opsegu zbog sekvencijalnog uključivanja integrirajućih i integrodiferencirajućih kola ili nekih drugih elemenata sličnih karakteristika. u sistem. Stoga se povratna sprega često koristi za oblikovanje u rasponu niskih i srednjih frekvencija.

Sinteza kontraparalelnih korektivnih kola

Prilikom odabira mjesta za uključivanje korektivnog kruga, treba se pridržavati sljedećih pravila:

1. Treba pokriti one veze koje značajno negativno utiču na vrstu željenog LACH-a.
2. Nagib LAFC-a veza koje nisu pokrivene povratnom spregom se bira blizu nagiba u srednjem frekvencijskom opsegu. Ispunjenje ovog uslova nam omogućava da imamo jednostavno korektivno kolo.
3. Korektivna povratna informacija treba da pokrije što je moguće više veza sa nelinearnim karakteristikama. U krajnjoj liniji, potrebno je nastojati osigurati da među vezama koje nisu obuhvaćene povratnom spregom nema elemenata sa nelinearnim karakteristikama. Ovo uključivanje povratne sprege može značajno smanjiti uticaj nelinearnosti karakteristika elemenata obuhvaćenih povratnom spregom na rad sistema.
4. Povratne informacije treba da pokrivaju veze sa velikim koeficijentom prenosa. Samo u ovom slučaju povratna akcija će biti efikasna.
5. Signal na ulaz povratne sprege mora se uzeti od elementa dovoljno snage da ga uključivanje povratne sprege ne opterećuje. Signal sa povratnog izlaza po pravilu treba da se primeni na ulaz elemenata sistema sa velikom ulaznom impedansom.
6. Prilikom odabira mjesta uključivanja povratne sprege unutar korektivne povratne sprege, poželjno je da nagib LFR-a u frekvencijskom opsegu bude 0 ili –20 dB/dec. Ispunjenje ovog uslova nam omogućava da imamo jednostavno korektivno kolo.

Često pokrivaju put pojačanja sistema ili pokrivaju dio snage sistema. Korektivne povratne informacije se obično koriste u moćnim sistemima.

Prednosti CEP-a:

1. Ovisnost indikatora kvaliteta sistema o promjenama parametara elemenata nepromjenjivog dijela sistema se smanjuje, budući da je u značajnom frekventnom opsegu prijenosna funkcija dijela sistema pokrivenog povratnom spregom određena recipročnom funkcijom prijenosa antiparalelni korektivni uređaj. Stoga su zahtjevi za elemente originalnog sistema manje strogi nego kod sekvencijalne korekcije.
2. Nelinearne karakteristike elemenata pokrivenih povratnom spregom su linearizirane, jer su prijenosna svojstva pokrivenog dijela sistema određena parametrima petlje u kolu povratne sprege.
3. Snabdijevanje back-to-back korektivnih uređaja, čak i kada je potrebna velika snaga, ne izaziva poteškoće, jer povratna informacija obično počinje od krajnjih karika sistema sa snažnim izlazom.
4. Antiparalelni korektivni uređaji rade na nižem nivou smetnji od serijskih, jer signal koji ulazi u njih prolazi kroz cijeli sistem, a to je niskopropusni filter. Zbog toga se efikasnost kontraparalelnih korektivnih uređaja kada se smetnje primjenjuju na signal greške smanjuje manje od serijskih korektivnih uređaja.
5. Za razliku od sekvencijalnog korektivnog uređaja, povratna sprega omogućava realizaciju najveće vremenske konstante željenog LAFC-a sa relativno malim vrijednostima vlastitih vremenskih konstanti.

Nedostaci:

1. Uporedni KU često sadrže skupe ili glomazne elemente (na primjer, tahogeneratore, diferencirajuće transformatore).
2. Sumiranje povratnog signala i signala greške treba izvesti na način da povratna sprega ne šantira ulaz pojačala.
3. Petlja formirana korektivnom povratnom spregom može biti nestabilna. Smanjenje margina stabilnosti u unutrašnjim kolima pogoršava pouzdanost sistema u celini.

Metode određivanja:

1. Analytical;
2. Grafičko-analitički;
3. Model-eksperimentalno.

Nakon izračunavanja antiparalelnog korektivnog kola, treba provjeriti stabilnost unutrašnjeg kola. Ako je glavna povratna sprega otvorena, a unutrašnji krug je nestabilan, tada elementi sistema mogu otkazati. Ako je unutrašnji krug nestabilan, tada je njegova stabilnost osigurana serijskim korektivnim krugom.

Približna metoda za konstruiranje LFC korektivne negativne povratne sprege

Neka se blok dijagram projektuje

Sistem se dovodi u prikazani oblik

Na sl.1.

– korektivne povratne informacije;

– oprema

referentna funkcija otvorene petlje (neispravljeno)

sistemi.

Za takav blok dijagram, prijenosna funkcija korigiranog otvorenog sistema.

U frekvencijskom opsegu gdjejednačina će biti napisana ovako

One.

Uvjet odabira; (jedan)

- selekcijska jednačina (u opsegu niskih i visokih frekvencija) (2)

U frekvencijskom opsegu gdje

Uvjet odabira; (3)

dobijamo

tj.

gdje - selekcijska jednačina(u srednjem frekventnom opsegu). (4)

Tada je algoritam konstrukcije sljedeći:

1. Mi gradimo.
2. Mi gradimo.
3. Gradimo i određujemo frekvencijski opseg u kojem je ova karakteristika veća od nule (uslov izbora (3)).
4. Na osnovu specifične tehničke implementacije sistema, utvrđuje se tj. ulazne i izlazne tačke za korektivne povratne informacije.
5. Mi gradimo.
6. U odabranom frekvencijskom opsegu gradimo logaritamski frekvencijski odziv korektivnog elementa, oduzimajući od prema jednadžbi odabira (4).
7. U niskofrekventnom području, gdje (uslov odabira (1)), biramo tako da je jednačina selekcije (2) zadovoljena: .
8. U području visokih frekvencija, nejednakost (2) je obično zadovoljena pri nagibu asimptote od 0 dB/dec.
9. Nagib i dužina konjugirajućih asimptota se biraju na osnovu jednostavnosti implementacije kola korektivnog uređaja.
10. Prema LAFC-u određujemo i dizajniramo šematski dijagram korektivne veze.

Primjer. Neka i bude dato. Linkovi obuhvaćeni povratnim informacijama su određeni. Potrebno za izgradnju. Konstrukcija je izvedena na sl.2. Početni sistem je minimalne faze. Nakon izgradnje, izračunatu konturu treba provjeriti na stabilnost.

Tačna metoda za konstruiranje LFC korektivne povratne veze

Ako je potrebno striktno održavati navedene pokazatelje kvalitete, tada je potrebno izračunati točne vrijednosti frekvencijskih karakteristika korektivnog kruga.

Originalni blok dijagram neispravljenog ACS-a

Transformisani blok dijagram

Prilagođeni ACS Ekvivalentni blok dijagram

Hajde da uvedemo notaciju: , (1)

onda.

To nam omogućava da koristimo nomograme zatvaranja i pronađemo i.

Pretpostavimo da su i poznati. Nomogram zatvaranja koristimo obrnutim redoslijedom:

, => , .

Zatim iz izraza

LFC antiparalelnog korektivnog kola:

Za odabir parametara korektivnog kola potrebno je LAFC prikazati u asimptotičkom obliku.

Izgradnja LFC direktne paralelne korektivne veze

Blok dijagram projektovanog sistema je transformisan u oblik na sl.1.

U ovom slučaju, preporučljivo je razmotriti funkciju prijenosa.

Frekventne karakteristike i određuju se slično frekvencijskim karakteristikama serijskog korektivnog kola.

U frekvencijskom opsegu gdje, karakteristike

one. korektivno kolo ne utiče na rad sistema, već u frekvencijskom opsegu, gde, karakteristike

a ponašanje sistema je određeno parametrima direktnog paralelnog kola.

U frekvencijskom opsegu, gdje, preporučljivo je pri određivanju LFC-a i veze povezane paralelno prikazati u obliku, gdje, .

LFC sekvencijalnog korektivnog uređaja i grade, kao i prije. Koristeći nomogram zatvaranja, nalazimo i i, konačno, .

Dizajn korektivnog uređaja

CU kriterijumi kvaliteta:

1. Pouzdanost;
2. Jeftino;
3. Jednostavnost implementacije kola;
4. održivost;
5. Otpornost na buku;
6. Niska potrošnja energije;
7. Lakoća proizvodnje i rada.

Ograničenja:

1. Ne preporučuje se ugradnja kondenzatora ili otpornika u jednu korektivnu vezu, čije se vrijednosti razlikuju za dva ili tri reda veličine.
2. LAFC korektivnih veza može imati proširenje frekvencije ne više od 2-3 decenije, slabljenje u amplitudi ne više od 20-30 dB.
3. Koeficijent prijenosa pasivne mreže sa četiri terminala ne treba projektirati manjim od 0,05-0,1.
4. Ocjene otpornika u aktivnim korektivnim vezama:

a) u krugu povratne sprege - ne više od 1-1,5 MΩ i ne manje od desetina kΩ;

b) u krugu direktnog kanala - od desetina kΩ do 1 MΩ.

1. Ocjene kondenzatora: jedinice mikrofarada - stotine pkFarada.

Vrste korektivnih veza

1. pasivni četveropolovi ( R - L - C -lanci).

Ako, onda se utjecaj opterećenja na informacijske procese može zanemariti. .

Izlazni signal u ovim kolima je slabiji (ili jednak po nivou) od ulaznog.

Primjer. Pasivna integro-diferencirajuća veza.

gdje.

Prevladavanje diferencirajućeg efekta je osigurano ako je količina slabljenja k<0.5 или иначе.

Pošto je otpor najveći, preporučljivo je započeti proračun elemenata korektivnog kola od datog uslova.

Označimo gdje;

definirati srednji parametar =>

dakle, k = D .

Ulazna impedansa DC veze,

na naizmjeničnu struju

Prilikom slaganja u otporima, dovoljan uslov za jednosmernu struju je ispunjenje relacije,

na naizmjeničnu struju.

1. Aktivni kvadripolni.

Ako je koeficijent prijenosa pojačala >>1.

Primjer . Aktivna stvarna diferencirajuća karika prvog reda.

Štaviše, .

- odabrano tokom puštanja u rad (nulta postavka pojačala).

na naizmjeničnu struju i na jednosmjernu struju ulazna impedancija je ista.

Izlazna impedancija operacionih pojačala je desetine oma i određena je uglavnom vrijednostima otpornika u kolektorskim krugovima izlaznih tranzistora.

Shema omogućava napredovanje ne u cijelom frekvencijskom opsegu, već samo u određenom opsegu blizu granične frekvencije sistema, koja se obično nalazi u opsegu niskih i srednjih frekvencija originalnog ACS-a. Idealna veza snažno naglašava visoke frekvencije, u čijem području se nalazi spektar interferencije koji je superponiran na korisni signal, dok ih realno kolo prenosi bez značajnog pojačanja.

1. Diferencijalni transformator.

Otpor kruga primarnog namota transformatora.

je omjer transformacije transformatora.

Prijenosna funkcija stabilizirajućeg transformatora na

izgleda kao

Gdje je induktivnost transformatora u stanju mirovanja; .

1. Pasivna naizmjenična struja sa četiri terminala.

U krugovima naizmjenične struje mogu se koristiti DC korektivni krugovi.

Shema za uključivanje korektivnih krugova je sljedeća:

Koordinacija elementarnih korektivnih veza

Proizvedeno:

1. Prema opterećenjima aktivnih veza (struje opterećenja pojačala ne bi trebalo da prelaze maksimalno dozvoljene vrednosti);
2. Prema otporima, izlaz je ulaz (pri jednosmernoj struji i gornjoj frekvenciji opsega rada sistema).

Vrijednosti opterećenja operativnog pojačala navedene su u specifikacijama za njihovu primjenu i obično su veće od 1 kΩ.

Bilješka. Potpiši<< означает меньше как минимум в 10 раз.

Zahtjevi za operativna pojačala:

1. Pojačanje napona.
2. Mali pomak nule.
3. Velika ulazna impedansa (100 kΩ - 3 MΩ).
4. Nizak izlazni otpor (desetine oma).
5. Frekvencijski opseg rada (propusni opseg).
6. Napon napajanja +5V, ali ne manji od 10V.
7. Dizajn (broj pojačala u jednom kućištu).

Tipični regulatori

Tipovi regulatora:

1. - P-regulator (gr. statos - stojeći; statički regulator formira proporcionalni regulacioni zakon);

Sa povećanjem k p greška stacionarnog stanja se smanjuje, ali se povećava buka mjerenja, što dovodi do povećanja aktivnosti pokretačkih elemenata (rade trzavo), habanja mehaničkog dijela i značajnog smanjenja vijeka trajanja opreme.

Nedostaci:

● neizbežno odstupanje kontrolisane vrednosti od zadate vrednosti ako je objekat statičan;

● odloženo reagovanje regulatora na ometajuće uticaje na početku prelaznog procesa.

1. – I-regulator (integralni);
2. – PD kontroler (proporcionalno-diferencijalni);
3. – PI regulator (proporcionalno-integralni);
4. – PID regulator (proporcionalno-integralno-diferencijalni);

1. Relejni kontroler.

Regulator tipa D se koristi u povratnoj sprezi, a DI se ne koristi.

Ovi regulatori mogu u mnogim slučajevima da obezbedeprihvatljivo upravljanje, jednostavan za postavljanje i jeftin u masovnoj proizvodnji.

PD kontroler

Strukturna šema:

forcing link.

je stvarna prijenosna funkcija PD kontrolera.

- zakon regulative.

(1) - bez regulatora;

(2) - P-regulator;

(3) – PD kontroler.

Prednosti PD kontrolera:

1. Povećava se granica stabilnosti;
2. Značajno poboljšan kvalitet

regulacija (smanjuje fluktuaciju

I vrijeme tranzicije

proces).

Nedostaci PD kontrolera:

1. Niska preciznost kontrole (statički rad

originalni sistem se ne menja kada k p \u003d 1);

1. Smetnje na visokim frekvencijama se pojačavaju i

poremećaj sistema zbog zasićenja

pojačala;

1. Teško za implementaciju u praksi.

Implementacija PD kontrolera

Ulazni i povratni signali se jednostavno zbrajaju.

Ako promijenite predznake ulazne akcije i povratne informacije, tada na izlaz kontrolera treba spojiti inverter.

Zener diode u povratnoj sprezi operativnog pojačala dizajnirane su da ograniče nivo izlaznog signala na unaprijed određenu vrijednost.

U ulaznim krugovima i uključuju se po potrebi. Poželjno je to. Ako se isključi, onda pojačalo može ući u režim zasićenja zbog smetnji. Odabrano (vrijednost do 20 kOhm).

Funkcija prijenosa kontrolera preko kontrolnog kanala:

PI kontroler

(grčki isos - čak, dromos - trčanje; izodromski regulator)

Na niskim frekvencijama prevladava integrirajući efekat (nema statičke greške), a na visokim frekvencijama efekat od (kvalitet prelaznog procesa je bolji nego kod I-zakona regulacije).

- zakon regulative.

1. – nedostatak regulatora;
2. – P-regulator;
3. – PI kontroler.

Prednosti:

1. Lakoća implementacije;
2. Značajno poboljšava tačnost regulacije u statici:

Greška stacionarnog stanja pri konstantnoj ulaznoj akciji jednaka je nuli;

Ova greška je neosjetljiva na promjene parametara objekta.

Nedostaci : astatizam sistema se povećava za jedan i, kao rezultat toga, margina stabilnosti se smanjuje, oscilatorni proces tranzijenta se povećava, povećava.

Implementacija PI kontrolera

PID kontroler

Na niskim frekvencijama preovladava integrirajući efekat, a na visokim frekvencijama prevladava efekat diferencijacije.

- zakon regulative.

Prilikom ugradnje PID regulatora, statički sistem postaje astatičan (statička greška je nula), međutim u dinamici se astatizam uklanja djelovanjem diferencirajuće komponente, odnosno poboljšava se kvalitet prelaznog procesa.

Prednosti:

1. Visoka statička preciznost;
2. Visoke performanse;
3. Velika granica stabilnosti.

Nedostaci:

1. Primjenjivo za opisane sisteme

diferencijalne jednadžbe niske

red kada objekat ima jedan ili dva pola

ili se može aproksimirati modelom drugog

red.

1. Zahtjevi za kvalitetom upravljanja su prosječni.

Implementacija PID regulatora

gdje, i.

Određujemo prema LAFC-u operativnog pojačala. Tada prijenosna funkcija realnog kontrolera ima oblik

U sistemima se najčešće koristi PID regulator.

1. Za objekte sa kašnjenjem, čiji je inercijski dio blizu veze prvog reda, preporučljivo je koristiti PI - kontroler;
2. Za objekte sa kašnjenjem, čiji inercijski dio ima red, najbolji regulator je PID - regulator;
3. PID kontroleri su efikasni u smislu smanjenja greške stacionarnog stanja i poboljšanja tipa prelaznog odziva kada kontrolni objekat ima jedan ili dva pola (ili se može aproksimirati modelom drugog reda);
4. Kada je proces upravljanja veoma dinamičan, kao što je sistem za kontrolu protoka ili pritiska, termin izvođenja se ne koristi da bi se izbegao fenomen samopobude.

Proračun kombinovanih sistema upravljanja

Kombinovano- takvo upravljanje u automatskom sistemu, kada se uz zatvorenu petlju kontrole devijacije koristi eksterni kompenzacioni uređaj za podešavanje ili ometanje uticaja.

Princip invarijantnosti– princip kompenzacije dinamičkih i statičkih grešaka, bez obzira na oblik ulaznog djelovanja kroz upravljački kanal ili kompenzaciju smetnje.

invarijantan u odnosu na

uznemirujući uticaj, ako nakon završetka prolaznog procesa,

određena početnim uslovima, kontrolisana vrednost i sistemska greška nisu

zavisi od ovog efekta.

Sistem automatskog upravljanja jeinvarijantan u odnosu na

gospodar uticaj, ako je nakon završetka prolaznog procesa određeno od

početnim uslovima, greška sistema ne zavisi od ovog uticaja.

1. Proračun kompenzacijskih uređaja prema kanalu perturbacije

Neka se blok dijagram originalnog sistema transformiše u prikazani oblik

na sl.1.

Prenesimo tačku primjene perturbacije na ulaz sistema (slika 2).

Napišimo jednačinu za izlaznu koordinatu: .

Utjecaj perturbacije na izlaznu funkciju f biće odsutan ako je uslov ispunjenapsolutna invarijantnostsistema do uznemirujućih efekata:

Uslov za potpunu kompenzaciju perturbacije.

Eksterni kontroleri se koriste za dobijanje invarijantnosti na kanalu perturbacije sa tačnošću od , budući da je red nazivnika obično veći od reda brojnika.

Primjer . Neka se objekat i kontroler ponašaju kao aperiodične veze. Najveća vremenska konstanta, po pravilu, pripada objektu.

Onda

Grafikoni na sl. 3.

Kompenzacijski krug mora imati diferencirajuća svojstva i aktivna diferencirajuća svojstva na visokim frekvencijama (pošto je karakteristika dijelom smještena iznad ose frekvencije).

Postizanje apsolutne invarijantnosti je nemoguće, međutim, efekat kompenzacije može biti značajan čak i kod jednostavnog kompenzacionog kola koje obezbeđuje implementaciju u ograničenom frekventnom opsegu (slika 3).

Tehnički je teško i nije uvijek moguće izmjeriti smetnju, stoga se pri projektovanju sistema često koriste indirektne metode mjerenja smetnji.

2. Proračun sistema sa kompenzacijom greške preko upravljačkog kanala

Za ovaj sistem, čiji je blok dijagram prikazan na sl. 4, vrijede sljedeće relacije:

je funkcija prijenosa greške.

Uslov potpune kompenzacije greške možemo postići ako odaberemo kompenzacijski krug sa sljedećim parametrima:

(1) je uslov apsolutne invarijantnosti sistema na grešku u kontrolnom kanalu.

Sistemi za praćenje su implementirani kao astatični. Razmotrimo primjer za takve sisteme (slika 5).

U području visokih frekvencija, diferencijacija drugog reda u kompenzacijskom kolu dovodi do zasićenja pojačala na visokom nivou šuma. Stoga se provodi okvirna implementacija, što daje opipljiv efekat regulacije.

Astatičke sisteme karakteriše faktor kvaliteta - koeficijent prenosa k utvrđeno na =1 i  = k .

Ako je k =10, tada je greška 10%, jer

Sistem niske kvalitete (slika 6).

Uvodimo kompenzacijski krug s prijenosnom funkcijom

Tahogenerator može poslužiti kao takvo kolo, ako

Mehanički ulaz. Implementacija sistema niske kvalitete

Jednostavno.

Neka iz uslova (1) dobijemo.

Zatim, imajući sistem sa astatizmom 1. reda, dobijamo sistem sa

astatizam drugog reda (slika 7).

Uvijek Y zaostaje za kontrolnim signalom; uvođenjem smanjujemo grešku. Kompenzacijski krug ne utječe na stabilnost.

Po pravilu, kompenzacijska veza treba da ima svojstva diferencijacije i da se implementira pomoću aktivnih elemenata. Tačno ispunjenje uslova apsolutne invarijantnosti je nemoguće zbog tehničke nesvrsishodnosti dobijanja derivata većeg od drugog reda (u kontrolnu petlju se unosi visok nivo šuma, povećava se složenost kompenzacionog uređaja) i inercije pravih tehničkih uređaja. Broj aperiodičnih karika u kompenzatorskom uređaju je projektovan jednak broju elementarnih pojačanja. Vremenske konstante aperiodičnih veza se računaju prema uslovima rada veza u značajnom frekvencijskom opsegu, tj.

Naziva se princip konstrukcije višekružnog sistema automatskog upravljanja sa kaskadnim povezivanjem regulatoraprincip podređene regulative.

Sinteza ACS-a podređenog upravljanja sa dvije ili više petlji vrši se sukcesivnom optimizacijom petlji, počevši od unutrašnje.

∆θ ,

hail

∆L,

dB

w i (p)

W A1 (p)

1/T str

1/T 0

Ostali povezani radovi koji bi vas mogli zanimati.vshm>
2007.		Dinamički način rada sistema automatskog upravljanja	100.64KB
	Dinamički način rada ACS-a. Jednačina dinamike Stacionarni režim nije tipičan za ACS. Stoga se glavnim načinom rada ACS-a smatra dinamički način rada koji karakterizira pojava prolaznih procesa u njemu. Stoga je drugi glavni zadatak u razvoju ACS-a analiza dinamičkih načina rada ACS-a.
12933.		SINTEZA DISKRETNIH UPRAVLJAČKIH SISTEMA	221.91KB
	Zadatak sinteze digitalnih upravljačkih uređaja U slučajevima kada je zatvoreni diskretni sistem sastavljen od funkcionalno potrebnih elemenata nestabilan ili njegovi pokazatelji kvaliteta ne zadovoljavaju tražene, javlja se problem njegove korekcije ili zadatak sintetizacije upravljačkog uređaja. Trenutno je najracionalniji način izgradnje upravljačkih uređaja korištenje upravljačkih računara ili specijalizovanih digitalnih računara TsV-...
2741.		SINTEZA UPRAVLJAČKIH SISTEMA SA POVRATNOM POVRATOM	407.23KB
	Izgradimo prelazne i frekvencijske odzive kontinuiranih i diskretnih modela: Prolazni odziv kontinuiranog sistema. Prolazni odgovor diskretnog sistema. Frekventne karakteristike kontinuiranog sistema.
3208.		Osnove analize i konstrukcije sistema automatskog upravljanja	458.63KB
	Za dati dinamički objekat samostalno razviti ili uzeti iz literature dijagram sistema automatskog upravljanja koji radi na principu devijacije. Razviti varijantu kombinovanog sistema koji uključuje kontrolne petlje za odstupanje i smetnje.
5910.		Sistemi automatskog upravljanja sa digitalnim računarom	928.83KB
	U posljednje dvije decenije, pouzdanost i cijena digitalnih računara značajno su porasli. U tom smislu, oni se sve više koriste u sistemima upravljanja kao regulatori. U vremenu jednakom periodu kvantizacije, kompjuter je u stanju da izvrši veliki broj proračuna i generiše izlazni signal, koji se zatim koristi za upravljanje objektom.
5106.		Glavne vrste proučavanja sistema upravljanja: marketinški, sociološki, ekonomski (njihove karakteristike). Glavni pravci unapređenja sistema upravljanja	178.73KB
	U uslovima dinamike savremene proizvodne i društvene strukture, menadžment mora biti u stanju kontinuiranog razvoja, što se danas ne može postići bez istraživanja puteva i mogućnosti ovog razvoja.
14277.		Uvod u analizu, sintezu i modeliranje sistema	582.75KB
	Strogo govoreći, postoje tri grane nauke koje proučavaju sistem: sistemologija, teorija sistema, koja proučava teorijske aspekte i koristi teorijske metode, teorija informacija, teorija verovatnoće, teorija igara, itd. Organizacija sistema je povezana sa prisustvom nekih uzročno-posledične veze u ovom sistemu. Organizacija sistema može imati različite oblike, na primjer, biološke informacije, ekološku, ekonomsku, socijalnu, vremensku i prostornu, a određena je kauzalnim vezama u materiji i društvu. na...
5435.		Poboljšanje sistema automatske kontrole procesa zgušnjavanja mulja	515.4KB
	Uralkalijev granulat se uglavnom izvozi u Brazil, SAD i Kinu, gdje se dalje koristi ili za direktnu primjenu u tlo ili pomiješan sa dušičnim i fosfornim đubrivima.
20340.		ANALIZA I SINTEZA SISTEMA UPRAVLJANJA U PREDUZEĆU	338.39KB
	Unapređenje sistema menadžmenta, kao i današnje prakse upravljanja u savremenim uslovima, ukazuju na akutni problem potrebe za istraživačkim pristupom kako menadžmentu preduzeća tako i njegovom unapređenju i razvoju.
1891.		Sinteza diskretnog modalnog zakona upravljanja metodom L.M. Boychuk	345.04KB
	Na osnovu funkcije W(z), sastavite opis diskretnog objekta u prostoru stanja. Provjerite ispunjenost uslova upravljivosti i uočljivosti ovog objekta.

Problemi sinteze. Zadaci sinteze ACS-a su određivanje upravljačkog uređaja u obliku njegovog matematičkog opisa. U ovom slučaju smatra se da je objekat upravljanja zadan, poznati su zahtevi za tačnost i kvalitet upravljanja, poznati uslovi rada, uključujući karakteristike spoljašnjih uticaja, zahtevi za pouzdanost, težinu, dimenzije itd. poznato. Sinteza- stvaranje kontrolnog uređaja pod poznatim uslovima. Zadatak sinteze - zadatak za optimum. Veliki broj zahteva i njihova raznovrsnost omogućavaju formiranje jedinstvenog kriterijuma za optimalnost i rešenje problema sinteze, kao problema pouzdanosti ovog ekstremuma. Dakle, sinteza je podijeljena na više faza i u svakoj fazi se rješava neki dio zadataka sinteze (jedan poseban aspekt).

Frekvencijska metoda za sintezu korektivnih uređaja. Najčešća je frekventna metoda za sintezu korektivnih uređaja pomoću LFC. Izvodi se na sljedeći način: Željeni LAFC se gradi na osnovu zahtjeva za tačnost i kvalitet procesa tranzicije. Ova željena karakteristika se poredi sa onom koju sistem ima bez korekcije. Kao rezultat poređenja utvrđuje se prijenosna funkcija korektivnog uređaja. Zatim se gradi PFC i pomoću njega se određuju dobijene margine stabilnosti u amplitudi i fazi.

Formiranje niskih frekvencija željenog LAFC-a. Zahtjevi za tačnost mogu se formirati na različite načine.

1. Neka se zadaju radna frekvencija i amplituda ( p i a p) i doda se dozvoljena greška A  =.

Za područje niske frekvencije, gdje je W(j) >1

može se napisati: F  (j p)=1/1+W(j p)1/W(j p)

A  =aW(j)= a/1+W(j p)a/W(j p)

 W(j p)a r / dodaj

3. Za astatičke sisteme, brzina promjene ulaznog signala je podešena

Ako je utjecaj dan kao promjena konstantnom brzinom, tada se koriste koeficijenti:

k - koeficijent prenosa na radnoj frekvenciji

U ovom slučaju, frekvencijski odziv bi trebao proći iznad tačke 20lgk

Formiranje srednjeg tona željenog LACH-a.

MF - dio se formira na osnovu zahtjeva za kvalitetom procesa tranzicije.

Neka su dati dopuštenost prekoračenja  i vrijeme procesa tp. Za određivanje granične frekvencije iz ovih podataka koristimo grafikon:

P ri=20% 

nakon toga su upareni.

Zbog toga visokofrekventni dio LACH-a ne igra značajnu ulogu u kvaliteti

uzimamo isto kao i nepromjenjivi dio.

Postoji sinteza serijskih i paralelnih korektivnih uređaja

Oni su zamjenjivi, pa ćemo razmotriti samo sekvencijalne.

Smatramo da se dati frekventni odziv razlikuje od željenog, potrebno je prethodno biti koeficijent prenosa i prije f-tog KU-a koji bi obezbijedio željene sisteme.

Neka je k w > k 0

Udaljenost između W/o i W o - 20 lgk k - KU dobit

da biste pronašli W k kombinujte na istom grafu frekvencijskog odziva za W W i za W/o

Opći postupak za faznu sintezu linearnog ACS-a.

Faza 1. Određivanje reda astatičnosti i koeficijenta prijenosa sistema Ovi parametri se nalaze na osnovu zahtjeva za tačnost u zadatom režimu sa determinističkim efektom. Ako se dobitak sistema, koji je određen veličinom astatizma, pokaže veoma velikim, što otežava stabilizaciju sistema, preporučljivo je povećati red astatizma i time smanjiti statičku grešku na nulu, bez obzira na sistemski dobitak. Ako se uvede astatizam, tada se u ovom slučaju koeficijent prijenosa sistema bira samo na osnovu razmatranja detalja i kvaliteta prolaznih procesa. U istoj fazi rješava se i pitanje primjene uticaja na glavni poremećaj. Uvođenje korekcije poremećaja je svrsishodno ako je moguće promijeniti ovu smetnju, a uvođenje korekcije poremećaja omogućava pojednostavljenje strukture zatvorene petlje.

Faza 2. Definicija glavnog, tj. nepromenljivi deo sistema. Prilikom projektovanja sistema obično se specificiraju ili određuju neke od karika u sistemu. Ovo uključuje objekt upravljanja i praćenja sa objektom uređaja (pokretač, senzorski element, itd.).

Ipak, ove veze moraju ispunjavati zahtjeve za tačnost i brzinu. Često se prilikom projektovanja navode druge veze: pretvarači, pojačala, računarski uređaji. Skup poznatih elemenata čini okosnicu strukturnog dijagrama sistema (inače se naziva glavnim ili nepromjenjivim dijelom sistema)

Faza 3. Izbor korekcije i izrada strukturnog dela ACS šeme. Ako su zahtjevi za kvalitetom prijelaznih procesa i tačnosti niski, tada se izbor korektivnih veza i promjenjivih parametara vrši prema uvjetu osiguranja stabilnosti sistema, a istovremeno se nastoji postići što veći moguće granice stabilnosti. Nakon odabira korektivnog uređaja, vrijednost varijabilnih parametara se bira na osnovu zahtjeva za tačnost i kvalitet tranzijenta. Ako su zahtjevi za kvalitetom prijelaznih pojava i tačnosti dovoljno visoki, tada se odabiru korektivni uređaji na osnovu zahtjeva za kvalitetom prijelaznih pojava i tačnosti. Korekcioni uređaji se biraju tako da obezbede, pre svega, one zahteve za kvalitetom kontrole koji su najstroži.

Nakon odabira korekcije, sistem se nameću drugim zahtjevima i ispravka se specificira. Ako primijenimo sekvencijalnu korekciju, tada će pronađeni frekvencijski odziv biti frekvencijski odziv korektivnog uređaja. Određuje funkciju prijenosa korektivnog uređaja. Ako treba primijeniti korektivnu povratnu informaciju, tada se njegova prijenosna funkcija nalazi iz prijenosne funkcije sekvencijalnog korektivnog uređaja. Ako se istovremeno koristi serijska i paralelna korekcija, tada se prijenosna funkcija serijskog korektora prvo izdvaja iz prijenosne funkcije varijabilnog dijela, a zatim se preostali dio korigira kao paralelni korektor.

Faza 4. Izgradnja procesa tranzicije. Nastoje da uzmu u obzir sva pojednostavljenja koja su napravljena u prethodnim fazama.