Sinteza se shvaća kao konstrukcija, stvaranje, projektiranje, ugađanje optimalnog sustava u odnosu na njegove parametre. Stoga su dizajneri, kreatori ATS-a angažirani na sintezi. U radu već stvorenih sustava, na primjer, komercijalno dostupnih, možemo govoriti o prilagodbi parametara samo kada sustav napusti tražene načine rada iz jednog ili drugog razloga.

Metode sinteze

1. Prilikom izrade ACS-a potrebne namjene, prije svega, vode računa o tome da on obavlja svoje upravljačke i regulacijske funkcije sa zadanom točnošću, da ima sastav elementne baze koji je optimalan u pogledu tehničkih i ekonomskih pokazatelja (pojačala , regulatori, pretvarači, motori, senzori itd.) ) tako da osigurava potrebnu snagu, brzinu, momente kretanja, jednostavan je, pouzdan, praktičan u radu i ekonomičan.

U ovoj fazi, pitanja dinamike mogu se uzeti u obzir samo u gruboj aproksimaciji, na primjer, da se ne biraju elementi koji su očito nestabilni, s velikim vremenskim konstantama, rezonantni itd.

2. Pitanja osiguranja statičkih karakteristika, točnosti izrade zadanih naredbi i visokih tehničko-ekonomskih pokazatelja središnja su za tehnološke procese i gospodarstvo i najteža su za rješavanje. Stoga, unatoč činjenici da bez kvalitetnih dinamičkih načina rada ACS neće biti pušten u rad, sinteza njegove strukture kako bi se osigurali potrebni načini rada provodi se u drugoj fazi, kada je funkcionalni dijagram, sastav elemenata i parametri sustava su unaprijed postavljeni. Nije moguće ni na koji način učinkovito kombinirati obje faze.

Općenito, ACS projektiran u prvoj fazi obično je struktura s više petlji sa složenom prijenosnom funkcijom, čija analiza daje nezadovoljavajuće rezultate u pogledu kvalitete prijelaznih procesa. Stoga ga je potrebno pojednostaviti na željene karakteristike i prilagoditi.

Sinteza ACS-a tražene kvalitete

Sintezu sustava treba provesti promjenom strukture kako bi se zadovoljili potrebni zahtjevi. Karakteristike sustava koje zadovoljavaju zahtjeve nazivaju se željenim karakteristikama, za razliku od jednokratnih, koje ima izvorni neoptimalni sustav.

Osnova za konstruiranje željenih karakteristika su potrebni pokazatelji sustava: stabilnost, brzina, točnost itd. Budući da su najraširenije logaritamske frekvencijske karakteristike, razmotrit ćemo sintezu ACS-a prema željenom LAFC-u i LPFC-u.

1. Izgradnja željenih karakteristika počinje sa srednjofrekventnom dionicom koja karakterizira stabilnost, brzinu i oblik prijelaznog procesa sustava. Njegov položaj je određen graničnom frekvencijom s.zh. (Slika 1.8.1).

Granična frekvencija određena je potrebnim prijelaznim vremenom tpp i dopuštenim prekoračenjem:

sl. 2.

• 2. Kroz točku c povući srednjofrekvencijsku asimptotu željenih karakteristika s nagibom od 20 dB/dec (slika 1.8.1.).
• 3. Pronađite niskofrekventnu komponentu s 2.

Obično ih postavlja faktor kvalitete sustava u smislu brzine Dsc i ubrzanja Dsc.

Pronađite frekvenciju

Sjecište ove asimptote sa srednjom frekvencijom ograničava je ulijevo na kutnoj frekvenciji.

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

Ovaj uvjet uzima u obzir omjere:

koji se također može koristiti za ograničavanje asimptote srednje frekvencije.

Ako nema eksplicitnih ograničenja, tada se 2 i 3 biraju iz uvjeta (slika 1.8.1, b)

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

Povećanje površine 3 - 2 je nepraktično.

5. Niskofrekventnu komponentu nalazimo od 1. Faktorom kvalitete brzine određujemo pojačanje

Dsc = Ksc. (1.8.5)

Odgađamo Ksc na osi frekvencije, kroz ovu točku crtamo asimptotu s nagibom od 20 dB / dec i završavamo na raskrižju s drugom asimptotom. Točka presjeka je niskofrekventna komponenta c 1.

6. Provjera margine stabilnosti faze

faza na graničnoj frekvenciji c ne smije prijeći - uz jamstvo od 45.

7. Provjeravamo ispunjenje uvjeta da željeni LAFC ne padne u zabranjenu zonu (slika 1.8.1, a).

i LK = 20lgKsk, (1.8.7)

gdje je Ksc = - faktor povećanja ili brzine otvorenog sustava.

Cilj

Proračun frekvencijskom metodom korektivnog uređaja za linearni sustav (slika 4.1).

Slika 4.1. Blok dijagram izvornog sustava

Osnovne informacije

Prva faza metode sinteze frekvencija je izgradnja logaritamske amplitudno-frekventne karakteristike (LFC) sustava otvorene petlje. Zatim, prema zahtjevima za kvalitetu prijelaznog procesa ( t str i s%) izgraditi dio srednje frekvencije željenog LFCH-a, koji ima nagib - 20 dB/dec i siječe apscisu u točki ( lgw c> 0), - gdje zahod- granična frekvencija, w c = (0,6 - 0,9) w n, w n - učestalost pozitivnosti. Na temelju navedenog prekoračenja s%, prema nomogramima (slika 4.2), granica stabilnosti se određuje po modulu DL ograničavajući dio srednje frekvencije LAFC-a, i w p = Np / t p, gdje N- koeficijent proporcionalnosti koji odgovara pronađenoj vrijednosti P max.

Na primjer, za s = 25% dobivamo P max = 1,22, N = 4.

Slika 4.2. Nomogrami za određivanje parametara željenog LFC-a

Na visokim i niskim frekvencijama, željeni odziv se usklađuje s LFC-om izvornog sustava. Oduzimanjem karakteristike otvorenog sustava od željenog LAFC-a, dobiva se LAFC korigirajuće veze prema kojem se određuje njegova prijenosna funkcija. Blok dijagram sustava, uzimajući u obzir korektivnu vezu, prikazan je na slici 4.3.

Metodičke upute

Za izvođenje laboratorijskih radova potrebno je izračunati parametre korektivne veze u skladu sa zahtjevima za kvalitetu procesa u zatvorenom sustavu. Rad se izvodi pomoću jednog od paketa primijenjenih programa za studij ACS ( COMPAS, SIMNON, MATLAB) .

Slika 4.3. Blok dijagram prilagođenog sustava

Radni nalog

4.1. Upišite model sustava koji se proučava (slika 4.1.), čiji su parametri navedeni u tablici. Skicirajte grafove procesa y (t), D (t).

4.2. Prema zahtjevima za kvalitetu prijelaznih procesa u sustavu izračunati parametre korektivne veze.

Tablica 4.1

Parametar	Broj opcije
W 1 (p)
W 2 (p)
K o
K 1	2.0	2.0	2.0	2.0	1.4	2.0	1.5	2.0	2.0
T 1 (0)	0.03	0.025	0.04	0.1	0.13	0.05	5.0	0.25	0.017
K 2	2.5	1.0	0.9	1.5	2.0	2.1	3.3	1.25	2.0
T 2 (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. Izgradite model korektivne veze i uključite ga u sustav. Uklonite prijelazni proces u prilagođenom sustavu i provjerite odgovaraju li pokazatelji kvalitete navedenim.

4.4. Promijenite parametre ispravljačke veze, popravite proces prijelaza, odredite pokazatelje kvalitete procesa, usporedite ih s rezultatima iz točke 4.3.

5.1. Cilj.

5.2. Strukturni dijagrami sustava bez korekcije i s korekcijom.

5.3. LFC izvornog sustava, željeni LFC sustava otvorene petlje i korektivna veza.

5.4. Prijenosna funkcija ispravljačke veze.

5.5. Prijelazni procesi prema klauzulama 4.1, 4.3, 4.4.

6.Kontrolna pitanja

6.1. Koji dio LAFC-a određuje svojstva sustava u statičkom načinu rada?

6.2. Koji dio LAFC-a određuje svojstva sustava u dinamici?

6.3. Kako konstruirati njegov asimptotski LFC koristeći prijenosnu funkciju sustava?

6.4. Kako se vanjske smetnje uzimaju u obzir u dizajnu regulatora?

6.5. Kako su pokazatelji kvalitete sustava zatvorene petlje povezani s vrstom željenog LAFC-a?

6.6. Kako vratiti njegovu prijenosnu funkciju prema LFC-u ispravljačke veze?

Laboratorijski rad br.5

Istraživanje imovine državnih promatrača

Cilj

Istražite metode konstrukcije i svojstva promatrača 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 sustava (metode analitičkog dizajna optimalnih regulatora, metoda modalne sinteze), čija upotreba uključuje korištenje varijabli stanja sustava u zakonu upravljanja. Međutim, u praksi je za mjerenje obično dostupna samo izlazna varijabla sustava. y (t), stoga se javlja problem dobivanja procjene za vektor stanja x (t).

Za vrednovanje varijabli stanja koristi se poseban tehnički sustav - filter evaluacije stanja (promatrač stanja). U laboratorijskom radu razmatraju se metode konstruiranja promatrača stanja kao što su metoda paralelnog modela i Kalmanov filtar. Metoda paralelnog modela može se koristiti za stabilne linearne stacionarne objekte (5.1). U ovom slučaju, jednadžba promatrača stanja ima oblik

T 2 ÿ + 2dTý + y = KU(5.2)

Odgovarajući strukturni dijagram objekta (5.1) s promatračem stanja prikazan je na sl. 5.1.

U slučaju kada je postrojenje (5.1) nestabilno ili je potrebno ubrzati proces procjene varijabli stanja, obično se koristi Kalmanov filtar koji uz paralelni model sadrži i stabilizirajući dodatak L (p). Blok dijagram sustava prikazan je na sl. 5.2.

Prijenosna funkcija koja povezuje varijable Δ i U, ima oblik:

W (p) = = -.(5.3)

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

Karakteristična jednadžba promatrača je sljedeća

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

Izbor koeficijenata stabilizirajućeg aditiva L (p) provodi se na temelju zahtjeva za kvalitetom prolaznih procesa u promatraču. U tom slučaju se formira željena karakteristična jednadžba čiji se koeficijenti izjednačavaju s koeficijentima jednadžbe (5.4).

Slika 5.1. Strukturni dijagram objekta s promatračem

kao paralelni model

Slika 5.2. Strukturni dijagram objekta s promatračem

u obliku Kalmanovog filtera

Metodičke upute

3.1. Izračunajte stabilizirajući aditiv L (p) = K Z na temelju procesa u promatraču.

τ 2 p + 1

prolazni procesi u promatraču, gdje t str- željeno prolazno vrijeme ; σ% - iznos dopuštenog prekoračenja.

3.3. Zadaci označeni sa * izvode se na preporuku nastavnika.

Radni nalog

4.1. Sastavite simulacijsku shemu za sustav (5.1) s promatračem stanja pomoću metode paralelnog modela (slika 5.1) u skladu s brojem varijante.

Tablica 5.1

Parametar	Broj opcije
DO	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 prijelazne dijagrame za varijable stanja objekta i promatrača i pogreške Δ (t),

4.3. Izvedite simulaciju sličnu onoj u paragrafu 4.2, dovodeći radnju u jednom koraku na ulaz sustava koji se proučava u različitim početnim uvjetima za objekt i promatrača.

4.4. Promijenite vrijednost T u objektu 2 puta i ponoviti stavak 4.3.

4.5. Procijenite utjecaj K na svojstva sustava, uzastopno povećavajući i smanjujući njegovu vrijednost za objekt za 2 puta u odnosu na nominalnu i ponavljajući stavak 4.3.

4.6. Izgradite model sustava s Kalmanovim filterom (slika 5.2) i stabilizirajućim dodatkom L (p) = k Z Δ (t), hranjenje jednostupanjskim djelovanjem na ulazu sustava koji se proučava pri nultim početnim uvjetima.

4.7. Izvedite simulaciju sličnu onoj u klauzuli 4.6, dovodeći radnju u jednom koraku na ulaz sustava koji se proučava u različitim početnim uvjetima za objekt i promatrača.

4.8. Istražite utjecaj K, uzastopno povećavajući i smanjivajući njegovu vrijednost za polovicu u odnosu na izračunatu i ponovite stavke 4.6 i 4.7.

4,9 *. Promijenite vrijednost T u objektu 2 puta i ponoviti stavak 4.7.

4.10 *. Procijenite utjecaj K na svojstva sustava, uzastopno povećavajući i smanjujući njegovu vrijednost za objekt za 2 puta u odnosu na nominalnu i ponavljajući stavak 4.7.

4.11. Izgradite model sustava s Kalmanovim filterom i stabilizirajućim dodatkom L (p) = K (τ 1 p + 1) / (τ 2 p + 1) i skicirati prijelazne dijagrame za izlazne varijable objekta i promatrača, kao i pogrešku Δ (t), hranjenje jednostupanjskim djelovanjem na ulazu sustava koji se proučava pri nultim početnim uvjetima.

4.12. Provedite simulaciju sličnu onoj u klauzuli 4.11, dovodeći radnju u jednom koraku na ulaz sustava koji se proučava u različitim početnim uvjetima za objekt i promatrača.

4.13. Promijenite vrijednost T u objektu 2 puta i ponovite stavak 4.12, usporedite s rezultatima paragrafa. 4.4 i 4.9.

4.14. Procijenite utjecaj K na svojstva sustava, uzastopno povećavajući i smanjujući njegovu vrijednost za objekt za 2 puta u odnosu na nominalnu i ponavljajući stavak 4.12. usporediti s rezultatima dobivenim u stavcima 4.5 i 4.10.

5.1. Cilj.

5.2. Strukturni dijagrami proučavanih sustava.

5.3. Proračun parametara stabilizirajućeg aditiva L (p).

5.4. Grafovi rezultata simulacije.

5.5. Zaključci o radu.

6. Test pitanja

6.1. Koji je opseg metode paralelnog modela?

6.2. Kako promjena parametara objekta utječe na pogrešku u procjeni varijabli stanja metodom paralelnog modela?

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

6.4. Koji je opseg Kalmanovih filtara?

6.5. Kako promjena parametara objekta utječe na pogrešku u procjeni varijabli stanja pomoću Kalmanovog filtra?

6.6. Je li moguće promijeniti stopu procjene varijabli stanja pomoću promatrača paralelnog modela?

6.7. Kako se vrednuju varijable stanja ako objekt i promatrač imaju različite početne uvjete?

Laboratorijski rad br.6

Kontrolna pitanja za predavanje 2

Ventilacijski sustavi. Ventilacijski sustavi su dizajnirani da osiguraju normalne sanitarno-higijenske uvjete zračnog okoliša u industrijskim prostorijama. Ovisno o izvedbi funkcija, dovodni i ispušni sustavi, kao i sustavi zračno-toplinskih zavjesa.

Slika 5.11 Dijagram automatizacije procesne jedinice

Odjeljak 5. Predavanje 2. Tradicionalne metode sinteze sustava automatskog upravljanja

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

Phillips Ch., Harbour R. Sustavi upravljanja s povratnom spregom. - M .: LBZ, 2001 .-- 616 str.

Dorf R., Bishov R. Suvremeni sustavi upravljanja. - M .: LBZ, 2002 .-- 832 str.

Besekersky V.A., Popov E.P. Teorija sustava automatskog upravljanja. - SPb: Profesija, 2003.-- 752 str.

Galperin M.V. Automatsko upravljanje. - M .: FORUM: INFRA-M, 2004.-224 str.

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

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

Bibliografija

Kada je opravdano uključiti mikroprocesorski sustav u mjerni sustav?

Što rješava mikroprocesorski sustav kao dio mjernih sustava?

Što je mikrokontroler?

Što je mikroprocesorski komplet?

Što je mikroračunalo?

Što je mikroprocesorski sustav?

8. Koja je glavna zadaća nadzornog menadžmenta?

9. Koji je glavni zadatak izravnog digitalnog upravljanja?

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

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

Sinteza ACS-a shvaća se kao usmjereni proračun, s krajnjim ciljem pronalaženja racionalne strukture sustava i uspostavljanja optimalnih vrijednosti parametara njegovih pojedinačnih karika. U odnosu na osnove sinteze trenutno postoje različita gledišta.

Sintezu se može protumačiti kao primjer varijacijskog problema i razmotriti takvu konstrukciju sustava, u kojoj se za zadane radne uvjete (upravljački i ometajući utjecaji, smetnje, vremenska ograničenja itd.) osigurava teorijski minimum pogreške.

Sinteza se može tumačiti i kao inženjerski problem koji se svodi na takvu konstrukciju sustava koja osigurava ispunjenje tehničkih zahtjeva za nju. Podrazumijeva se da će od brojnih mogućih rješenja inženjer koji projektira sustav odabrati ona koja su optimalna u pogledu postojećih specifičnih uvjeta i zahtjeva za dimenzijama, težinom, jednostavnošću, pouzdanošću itd.

Ponekad se u pojam inženjerske sinteze stavlja još uže značenje, sinteza se razmatra s ciljem određivanja vrste i parametara korektivnih sredstava koja se moraju dodati nekom nepromijenjenom dijelu sustava (objekt s upravljačkim uređajem) u kako bi se osigurala potrebna dinamička svojstva.

U inženjerskoj sintezi ACS-a potrebno je osigurati, prvo, traženu točnost i, drugo, prihvatljivu prirodu prijelaznih procesa.

Rješenje prvog problema u većini slučajeva svodi se na određivanje potrebnog koeficijenta prijenosa otvorenog sustava, a po potrebi i vrste korektivnih sredstava koja povećavaju točnost sustava (kombinirano upravljanje, izodromski mehanizmi itd.). ) Ovaj se problem može riješiti određivanjem pogrešaka u tipičnim načinima rada na temelju kriterija točnosti.

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

Root metoda. Postoji karakteristična jednadžba sustava

Sa stajališta najbržeg propadanja prijelaznog procesa važno je da su stvarni dijelovi korijena karakteristične jednadžbe najveći. Zbroj stvarnih dijelova svih korijena brojčano je jednak prvom koeficijentu karakteristične jednadžbe. Stoga se za danu vrijednost ovog koeficijenta najpovoljniji rezultati dobivaju kada su stvarni dijelovi svih korijena jednaki, ali to nije realno. Proračuni pokazuju da se od ukupnog broja korijena karakteristične jednadžbe uvijek biraju dva ili tri korijena s manjim realnim dijelom u apsolutnoj vrijednosti, koji određuju tijek glavnog procesa. Ostatak korijena karakterizira brzo raspadajuće komponente koje utječu samo na početnu fazu prijelaznog procesa.

Zgodno je prethodnu jednadžbu prikazati u obliku

Drugi čimbenik odredit će osnovnu prirodu procesa. Za smanjenje pogrešaka projektiranog sustava važno je da koeficijent u glavnom množitelju bude što veći. Međutim, prekomjerno povećanje dovodi do oscilatorne prirode prijelaza. Optimalni omjer između koeficijenata i određuje se iz uvjeta za dobivanje prigušenja u jednom periodu ξ = 98%, što odgovara izrazu, gdje su stvarni i imaginarni dijelovi kompleksnog korijena koji karakterizira glavni proces. Odavde možete dobiti.

Faktor koji određuje odnos između koeficijenata glavnog faktora karakterizirajuće jednadžbe je kriterij za prijelazni način rada, ovisno o odabranom stupnju prigušenja.

Sinteza upravljačkog sustava počinje činjenicom da se za odabranu strukturnu shemu pronađe karakteristična jednadžba i uvođenje korektivnih sredstava. Zatim se mijenjaju parametri glavnog kanala i sredstva za korekciju na način da se dobije tražena vrijednost koeficijenata karakteristične jednadžbe.

Ova metoda se pokazuje prilično učinkovitom u slučaju relativno niskog stupnja karakteristične jednadžbe (= 2-4). Nedostatak ove metode je što je potrebno navesti vrstu korektivnih sredstava.

Metoda korijenskog lokusa. Kvaliteta regulacijskog sustava u smislu margine brzine i stabilnosti može se okarakterizirati položajem korijena brojnika i nazivnika prijenosne funkcije sustava zatvorene petlje, t.j. mjesto nula i polova prijenosne funkcije.

Poznavajući ove korijene, možete izbjeći njihov položaj na složenoj ravnini korijena. Prilikom proračuna sustava preporučljivo je pratiti kako se mijenja opća slika položaja korijena kada se mijenjaju pojedinačni parametri, na primjer, koeficijent prijenosa otvorenog sustava, vremenske konstante ispravljačkih krugova itd., u kako bi se uspostavile optimalne vrijednosti ovih parametara.

Uz glatku promjenu vrijednosti bilo kojeg parametra, korijeni će se izmjenjivati ​​u ravnini korijena, prateći određenu krivulju, koju ćemo nazvati korijenski hodograf ili putanja korijena. Nakon što ste izgradili putanje svih korijena, možete odabrati takvu vrijednost varijabilnog parametra koja odgovara najboljem položaju korijena.

U ovom slučaju, izračun korijena može se izvesti pomoću standardnih programa za digitalne strojeve s izlazom putanje korijena na zaslonu.

Standardna metoda prijelaznog odgovora. Da biste dobili tražene vrijednosti koeficijenata prijenosne funkcije sustava otvorene petlje, možete koristiti standardne prijelazne karakteristike. Radi veće općenitosti, ove karakteristike su konstruirane u normaliziranom obliku. U ovom slučaju, relativno vrijeme se crta duž vremenske osi, gdje je geometrijski srednji korijen karakteristične jednadžbe, koji određuje brzinu sustava.

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 u pravilu može izvesti gotovo bez računskog rada. Posebno je prikladno koristiti asimptotske LAC-ove.

Proces sinteze obično uključuje sljedeće operacije:

o izgradnja željenog LAH-a;

o izgradnja jednokratnog LAH-a;

o određivanje vrste i parametara uređaja za korekciju;

o tehnička izvedba korektivnih uređaja;

o verifikacijski proračun i konstrukcija prijelaznog procesa.

Sinteza se temelji na sljedećim pokazateljima kvalitete:

¨ prekoračenje s jednim korakom na ulazu;

¨ prolazno vrijeme;

¨ stope pogrešaka.

Sinteza ACS-a metodom logaritamskih amplitudnih karakteristika trenutno je jedna od najprikladnijih i najintuitivnijih. Najteža točka u proračunu metodom logaritamskih amplitudnih karakteristika je uspostaviti vezu između pokazatelja kvalitete prijelaznog procesa i parametara željenog LAH-a, što se objašnjava relativno složenim odnosom između prijelaznog linearnog sustava i njegovog frekvencijska svojstva.karakteristika za prijelaz na ocjenu kvalitete izravno prema svojim frekvencijskim svojstvima.

Sinteza ACS-a na temelju kriterija kvalitete frekvencije. Za procjenu kvalitete bilo kojeg upravljačkog sustava, uključujući sustav praćenja, potrebno je poznavati njegovu točnost, koju karakteriziraju pogreške u nekim tipičnim načinima rada, brzinu, određenu sposobnošću sustava da radi pri velikim brzinama i ubrzanjima ulaza. djelovanjem ili brzinom prolaznih procesa, te marginom stabilnosti, što pokazuje sklonost sustava osciliranju. U skladu s tim možemo govoriti o kriterijima točnosti, kriterijima izvedbe i kriterijima margine stabilnosti. Pri korištenju frekvencijskih kriterija potrebno je osloniti se na određena frekvencijska svojstva sustava.

Pri ocjenjivanju točnosti po greškama pri reprodukciji harmonijskog ulaznog djelovanja moguće je istovremeno vrednovati i spojiti performanse u jedan kriterij dinamičke točnosti upravljačkog sustava. Pogreška sljedbenog sustava ne shvaća se kao stvarna neusklađenost između glavne i slave osi, već samo kao signal neusklađenosti koji je detektirao osjetljivi element.

Hardverska sinteza automatskih i automatiziranih upravljačkih sustava tradicionalne metode uključuju sljedeći skup alata: senzore, pretvarače, mastere, regulatore, pojačala, aktuatore i regulacijska tijela.

U gospodarstvu radionica s jedinicama za grijanje i taljenje često se koriste razne vrste kotlova za povrat topline. Sigurnost kotla i usklađenost sa zahtjevima tehničkog nadzora provode se rješavanjem sljedećih zadataka:

· Automatsko blokiranje odvodnje vode iz kotla kada razina tekućine i tlak vode padnu na dopuštenu granicu;

· Dupliranje kontrole razine vode u kotlu pomoću pouzdane opreme za automatizaciju;

· Korištenje upravljačke opreme, koja omogućuje, ako je potrebno, prelazak na ručno daljinsko upravljanje jedinicom;

· Davanje zvučnog signala u slučaju nužde kada se zaporni ventil aktivira;

· Svjetlosna signalizacija odstupanja od norme pojedinih praćenih vrijednosti.

Automatska regulacija razine vode u predloženom ACS-u provodi se suvremenom opremom kompleksa "Kontur - 2" proizvođača JSC "MZTA" (Moskva).

Za automatsku kontrolu tlaka i razine, mjerni pretvarači tipa "Sapphire -22 M" raznih modifikacija i dvokanalni sekundarni uređaji tipa TRMO-PIC serije "Euro", proizvođača "OWEN" (Moskva ), korišteni su. Takvi uređaji mogu raditi sa senzorima objedinjenih električnih signala, opremljeni su digitalnim indikatorima i imaju ugrađeno napajanje za mjerne pretvarače.

Korištenje osmokanalnog AC2 mrežnog adaptera omogućuje uparivanje uređaja tipa TRMO-PIC sa serijskim COM - portom IBM - kompatibilnog računala. Za prijenos informacijskih signala koristi se komunikacijsko sučelje RS-232 (slika 5.11).

Specifikacija korištenih alata za automatizaciju data je u tablici. 5.1.

Ozbiljna se pozornost u posljednje vrijeme posvećuje automatizaciji toplovodnih kotlova, toplinskih mjesta i sustava daljinskog grijanja. Bez toga je nemoguća neprekidna i kvalitetna opskrba toplinom industrijskih poduzeća i potrošača stambeno-komunalnog sektora.

Tablica 5.1 Specifikacija korištene opreme

Pojašnjenje strukturnog dijagrama upravljačkog sustava za odabir i proračun njegovih elemenata i parametara. Eksperimentalno proučavanje sustava ili njegovih pojedinih dijelova u laboratorijskim uvjetima i uvođenje odgovarajućih korekcija u njegovu shemu i dizajn. Projektiranje i izrada regulacijskog sustava. Prilagodba sustava u stvarnim radnim uvjetima, probni rad.

Podijelite svoj rad na društvenim mrežama

Ako vam ovaj rad nije odgovarao na dnu stranice nalazi se popis sličnih radova. Također možete koristiti gumb za pretraživanje

Predavanje broj 6 Sinteza automatskih upravljačkih sustava

SINTEZA ACS-a - izbor strukture i parametara ACS-a, početnih uvjeta i ulaznih radnji u skladu s potrebnim pokazateljima kvalitete i uvjetima rada.

Dizajn ACS-a uključuje sljedeće faze:

1. Istraživanje objekta regulacije: izrada matematičkog modela, određivanje parametara, karakteristika i uvjeta rada objekta.
2. Formulacija zahtjeva za ATS.
3. Izbor principa upravljanja; određivanje funkcionalne strukture (tehnička sinteza).
4. Izbor elemenata upravljačke sheme uzimajući u obzir statičke, dinamičke, energetske, operativne i druge zahtjeve i njihovu međusobnu koordinaciju prema statičkim i energetskim karakteristikama (postupak nije formaliziran - inženjerska kreativnost).
5. Određivanje algoritamske strukture (teorijska sinteza) provodi se matematičkim metodama i na temelju zahtjeva napisanih u jasnom matematičkom obliku. Određivanje zakonskih propisa i proračun korektivnih uređaja koji osiguravaju navedene zahtjeve.
6. Pojašnjenje strukturnog dijagrama regulacijskog sustava, odabir i proračun njegovih elemenata i parametara.
7. Eksperimentalno proučavanje sustava (ili njegovih pojedinih dijelova) u laboratorijskim uvjetima i uvođenje odgovarajućih korekcija u njegovu shemu i dizajn.
8. Projektiranje i izrada regulacijskog sustava.
9. Prilagodba sustava u stvarnim radnim uvjetima (probni rad).

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

Navedene statičke i dinamičke karakteristike sustava osiguravaju se odgovarajućim izborom strukture i parametara agregata, posebnih korektivnih uređaja i cjelokupnog ACS-a u cjelini.

Imenovanje korektivnih uređaja: kako bi se osigurala potrebna točnost sustava i dobio prihvatljiv karakter prijelaznog procesa.

Korektivne veze se uvode u sustav na različite načine: sekvencijalno, lokalna povratna sprega, izravna paralelna veza, vanjski (izvan regulacijske petlje) kompenzacijski uređaji, pokrivenost cjelokupne stabilizacijske povratne sprege ACS-a, nejednaka glavna povratna sprega.

Vrste DC električnih korektivnih uređaja: aktivne i pasivne istosmjerne četveropolne mreže, diferencirajući transformatori, DC tahogeneratori, tahometrijski mostovi itd.

Po dogovoru korektivni uređaji se klasificiraju:

1. STABILIZACIJA - osigurati stabilnost ACS-a i poboljšati njihove statičke i dinamičke karakteristike;
2. KOMPENZACIJA - za smanjenje statičkih i dinamičkih pogrešaka pri izgradnji ACS-a prema kombiniranom principu;
3. FILTERIRANJE - povećanje otpornosti sustava na buku, na primjer, filtriranje viših harmonika tijekom demodulacije signala prednjeg kanala;
4. SPECIJALIZIRANI - dati sustavu posebna svojstva koja poboljšavaju kvalitetu sustava.

ACS se može izgraditi prema sljedećim strukturnim shemama:

1. Sa serijskim korektivnim krugom.

Pojačalo Y mora imati veliku ulaznu impedanciju kako ne bi zaobišlo izlaz ispravljačkog kruga.

Koristi se u slučaju sporo promjenjivih ulaznih utjecaja, jer kod velikih neusklađenosti dolazi do zasićenja u stvarnim nelinearnim elementima, granična frekvencija ide ulijevo i sustav polako izlazi iz stanja zasićenja.

Sl. 1.

Sukcesivne korekcije često se koriste u stabilizacijskim sustavima ili za korekciju petlje s korektivnom povratnom spregom.

Smanjuje se.

1. S protuparalelnim korektivnim lancem.

sl. 2.

Ulazi u ulaz kao razlika i ne zasićuje duboko.

1. Sa serijsko-paralelnim korektivnim krugom.

Slika 3.

1. S kombiniranim korekcijskim lancima.

Sinteza ACS-a slave upravljanja s dvije ili više petlji provodi se sekvencijalnom optimizacijom petlji, počevši od interne.

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

Statički proračunsastoji se u odabiru glavnih karika sustava uključenih u njegov glavni krug, izradi strukturnog dijagrama potonjeg i određivanju parametara glavnih elemenata sustava (faktori pojačanja koji osiguravaju potrebnu točnost, vremenske konstante svih elemenata, zupčanik omjeri, prijenosne funkcije pojedinih karika, snaga motora). Osim toga, uključuje proračun i projektiranje magnetskih i poluvodičkih pojačala te odabir tranzistorskih ili tiristorskih pretvarača, motora, senzorskih elemenata i ostalih dodataka sustava, kao i proračun točnosti u stacionarnom stanju i osjetljivosti sustava.

Dinamički izračunuključuje veliki skup pitanja vezanih za stabilnost i kvalitetu prijelaznog procesa (brzina, karakteristike izvedbe i dinamička točnost sustava). Tijekom izračuna odabiru se korektivni krugovi, određuju se mjesta njihovog uključivanja i parametri potonjeg. Također se provodi proračun krivulje prijelaznog procesa ili modeliranje sustava kako bi se pojasnili dobiveni pokazatelji kvalitete i uzele u obzir neke nelinearnosti.

Platforme na kojima su izgrađeni stabilizirajući algoritmi:

1. Klasični (diferencijalne jednadžbe - metode vremena i frekvencije);
2. Mutna logika;
3. Neuronske mreže;
4. Genetski i mravlji algoritmi.

Metode sinteze regulatora:

1. Klasična shema;
2. PID - regulatori;
3. Način postavljanja stupova;
4. LFC metoda;
5. Kombinirana kontrola;
6. Puno stabilizirajućih regulatora.

Klasična sinteza regulatora

Klasični blok dijagram upravljanja objektom prikazan je na sl. 1. Obično je regulator uključen ispred objekta.

Riža. 1. Klasični blok dijagram upravljanja objektima

Zadaća upravljačkog sustava je suzbiti djelovanje vanjskih smetnji i osigurati visokokvalitetne prijelazne pojave. Ovi ciljevi su često kontradiktorni. Zapravo, moramo stabilizirati sustav tako da ima potrebne funkcije prijenosa za referentno djelovanje i za kanal perturbacije:

, .

Za to možemo koristiti samo jedan regulator, pa se takav sustav naziva sustavom s jednim stupnjem slobode.

Ove dvije prijenosne funkcije povezane su jednakošću

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

Pogledajmo može li takav sustav osigurati nultu pogrešku, odnosno apsolutno točno praćenje ulaznog signala. Prijenosna funkcija je greškom jednaka

Pogriješiti stalno bila nula, ova prijenosna funkcija mora biti nula. Kako njegov brojnik nije nula, odmah dobivamo da nazivnik treba ići u beskonačnost. Možemo utjecati samo na regulator, pa ga i dobivamo. Na ovaj način,da biste smanjili pogrešku, trebate

povećati pojačanje regulatora.

Međutim, ne možete beskonačno povećavati dobit. Prvo, svi stvarni uređaji imaju najveće dopuštene vrijednosti za ulazne i izlazne signale. Drugo, s velikim pojačanjem u petlji pogoršava se kvaliteta prijelaznih procesa, povećava se utjecaj smetnji i buke, a sustav može postati nestabilan. Stoga je nemoguće osigurati nultu pogrešku praćenja u shemi s jednim stupnjem slobode.

Pogledajmo problem s gledišta frekvencijskih karakteristika. S jedne strane, za kvalitetno praćenje referentnog signala, poželjno je da frekvencijski odziv bude približno jednak 1 (u ovom slučaju). S druge strane, sa stajališta robusne stabilnosti, potrebno je osigurati na visokim frekvencijama, gdje je pogreška simulacije velika. Osim toga, prijenosna funkcija za smetnje treba biti takva da se ti poremećaji potiskuju, idealno bismo trebali osigurati.

Prilikom odabira kompromisnog rješenja obično postupaju na sljedeći način:

● na niskom frekvencije postižu ispunjenje uvjeta, koji osigurava dobro praćenje niskofrekventnih signala; u isto vrijeme, odnosno potiskuju se niskofrekventni poremećaji;

● na visokoj frekvencije nastoje osigurati robusnu stabilnost i potiskivanje mjerne buke; u isto vrijeme, to jest, sustav zapravo radi kao otvoreni krug, regulator ne reagira na visokofrekventne smetnje.

Proračun linearnog kontinuiranog ACS-a za zadanu točnost

U stacionarnom radu

Jedan od glavnih zahtjeva koje ACS mora ispuniti je osigurati potrebnu točnost reprodukcije glavnog (kontrolnog) signala u stacionarnom radu.

Redoslijed astatizma i prijenosni omjer sustava nalaze se na temelju zahtjeva za točnost u stacionarnom stanju.Ako se prijenosni omjer sustava, određen traženom vrijednošću statizma i faktora kvalitete (u slučaju astatičnog ACS-a), pokaže toliko velikim da značajno otežava čak i samo stabilizaciju sustava, preporučljivo je povećati reda astatizma i na taj način svesti navedenu grešku stacionarnog stanja na nulu, bez obzira na vrijednost omjera prijenosa sustava... Kao rezultat, postaje moguće odabrati vrijednost ovog koeficijenta samo na temelju razmatranja stabilnosti i kvalitete prijelaznih procesa.

Neka se strukturni dijagram ACS-a svede na oblik

Zatim, u kvazi-stacionarnom načinu rada ACS-a, neusklađenost se može predstaviti u obliku konvergentnog niza

gdje igraju ulogu konstanti težine.

Očito, takav se proces može odvijati samo ako se radi o sporo promjenjivoj i dovoljno glatkoj funkciji.

Ako prijenosnu funkciju otvorenog sustava predstavimo u obliku

tada za r = 0

za r = 1

za r = 2

za r = 3

Niskofrekventni dio logaritamskih amplitudnih frekvencijskih karakteristika određuje točnost sustava prilikom obrade sporo promjenjivih kontrolnih signala u ustaljenom stanju i određen je stopama pogreške. Stope pogreške više nemaju značajan utjecaj na točnost ACS-a i mogu se zanemariti u praktičnim proračunima.

1. Proračun stacionarnog načina rada sustava automatskog upravljanja prema zadanim koeficijentima neusklađenosti (greške)

Točnost sustava u stacionarnom stanju određena je vrijednošću prijenosnog omjera otvorenog sustava koji se utvrđuje ovisno o obliku specificiranja zahtjeva za točnost sustava.

Izračun se provodi na sljedeći način.

1. STATIČNI ATS. Ovdje se postavlja vrijednost koeficijenta pozicijske pogreške koji se koristi za određivanje:.

dB

20 lgk kom

ω, s -1

1. STATIČKI SUSTAVI 1. reda.

U ovom slučaju se postavlja koeficijent kojim se

Ako su zadani koeficijenti i, onda, što određuje položaj niskofrekventne asimptote otvorenog LFCH-a s nagibom od -20 dB/dec, a druga asimptota ima nagib od -40 dB/dec na kutna frekvencija (slika 1).

Sl. 1.

1. 2. reda ASTATIČKI SUSTAVI.

Za dati koeficijent određujemo k kom:

dB

ω, s -1

2. Proračun stacionarnog rada sustava automatskog upravljanja za zadanu maksimalnu vrijednost neusklađenosti (greške) sustava

Na temelju dopuštene vrijednosti pogreške ustaljenog stanja i vrste regulacijskog djelovanja odabiru se parametri niskofrekventnog dijela LAFC sustava.

1. Dopustimo najveću dopuštenu pogrešku pri harmonijskom djelovanju s amplitudom i frekvencijom te redoslijed astatizma sustava.

Tada niskofrekventna asimptota LFC sustava ne smije proći niže od kontrolne točke s koordinatama:

(1)

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

1. Neka se zadaju dopuštena najveća pogreška pri maksimalnoj brzini i maksimalnom ubrzanju ulaznog djelovanja i redoslijed astatizma r sustav.

Često je prikladno koristiti metodu ekvivalentnog sinusnog djelovanja koju je predložio Ya.E. Gukailo.

U tom slučaju se određuje način rada u kojem su amplitude brzine i ubrzanja jednake maksimalno postavljenim vrijednostima. Neka se ulazna radnja promijeni u skladu s danim zakonom

. (2)

Izjednačavajući vrijednosti amplitude brzine i ubrzanja, dobivene diferenciranjem izraza (2), sa zadanim vrijednostima i dobivamo

gdje, . Na temelju tih vrijednosti možete izgraditi kontrolu

točka B s koordinatama i

Uz jednu negativnu povratnu informaciju,

S povratnom informacijom koja nije jedinica.

Ako je brzina ulaznog signala najveća i ubrzanje se smanjuje, tada će se kontrolna točka kretati pravocrtno s nagibom od -20 dB/dec u rasponu frekvencija. Ako je ubrzanje jednako maksimalnoj vrijednosti, a brzina se smanjuje, tada se kontrolna točka kreće pravocrtno s nagibom od -40dB/dec u frekvencijskom području.

Područje koje se nalazi ispod kontrolne točke B i dvije ravne linije s nagibom od -20dB/dec i -40dB/dec je zabranjeno područje za LFC sustava za praćenje. Budući da točan LFC prolazi 3 dB ispod točke presjeka dviju asimptota, željenu karakteristiku na treba povećati za ovu vrijednost, t.j.

U ovom slučaju, tražena vrijednost faktora kvalitete u smislu brzine, i frekvencije u točki presjeka druge asimptote s frekvencijskom osi (slika 2)

U slučaju kada je regulacijsko djelovanje karakterizirano samo maksimalnom brzinom, faktor kvalitete sustava u smislu brzine pri zadanoj vrijednosti pogreške:

Ako su specificirani samo maksimalno ubrzanje signala i vrijednost pogreške, tada je Q-faktor ubrzanja:

sl. 2.

1. Neka je zadana najveća statička pogreška duž upravljačkog kanala (ulazno djelovanje je postupno, sustav je statičan duž upravljačkog kanala).

Slika 3.

Tada se vrijednost određuje iz izraza. Statička točnost automatskog sustava može se odrediti iz jednadžbe:

gdje je statička točnost sustava zatvorene petlje,

- odstupanje kontrolirane vrijednosti u otvorenom sustavu,

- omjer prijenosa otvorenog sustava, potreban da bi se osigurala navedena točnost.

1. Neka je navedena najveća dopuštena statička pogreška duž kanala smetnje (ometanje je stupnjevito, sustav je statičan duž kanala smetnje, slika 3).

Tada se vrijednost određuje iz izraza:

gdje je omjer prijenosa otvorenog sustava duž kanala smetnji,

gdje je greška sustava bez regulatora.

U statičkim upravljačkim sustavima, pogreška stacionarnog stanja uzrokovana stalnim poremećajem smanjena je u usporedbi sa sustavom otvorene petlje za 1+. Istodobno, prijenosni omjer sustava zatvorene petlje također se smanjuje za 1+ puta.

1. Neka je zadana dopuštena pogreška brzine iz upravljačkog djelovanja (ulazno djelovanje se mijenja konstantnom brzinom, sustav je astatičan prvog reda).

Sustavi za praćenje obično su dizajnirani da budu astatični prvog reda. Rade s promjenjivim kontrolnim djelovanjem. Za takve sustave u ustaljenom stanju najkarakterističnija je promjena ulaznog djelovanja prema linearnom zakonu.

Tada se faktor kvalitete sustava u smislu brzine određuje iz izraza:

Budući da je pogreška stacionarnog stanja određena niskofrekventnim dijelom LAFC-a, niskofrekventna asimptota željenog LAFC-a može se konstruirati iz izračunate vrijednosti koeficijenta prijenosa.

3. Proračun stacionarnog rada sustava automatskog upravljanja za zadanu najveću dopuštenu pogrešku sustava s povratnom spregom koja nije jedinica

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 ulaznog djelovanja (maksimalno ubrzanje praćenja) -;
3. Ulazni podražaj može biti deterministički ili slučajni signal s bilo kojom spektralnom gustoćom.

Potrebno je ograničiti najveću dopuštenu pogrešku upravljačkog sustava tijekom reprodukcije korisnog signala u stacionarnom načinu rada za vrijednost.

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

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

Uspostavimo vezu između dopuštene pogreške reprodukcije ulaznog djelovanja i parametara sustava i ulaznog signala.

Neka se blok dijagram kontinuiranog automatskog upravljačkog sustava svede na oblik (slika 4).

Slika 4.

Greška na izlazu sustava u vremenskoj domeni određena je izrazom:

gdje je referentna (bez grešaka) izlazna funkcija.

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

Mapirajmo posljednji izraz u prostor Laplaceove transformacije:

Preslikajmo u prostor Fourierovih transformacija:

U području niske frekvencije (, su vremenske konstante povratne sprege), tada

maksimalna amplituda pogreške određena je izrazom:

U stvarnim sustavima, obično na niskim frekvencijama, jer bi zahtjev trebao biti ispunjen; matematički izraz za definiranjese pretvara na referentnoj frekvenciji () u oblik

a kako bi se izlazna funkcija reproducirala s maksimalnom pogreškom ne većom od zadane, LFC projektiranog sustava ne bi trebao prolaziti ispod kontrolne točke s koordinatama i

4. Proračun stacionarnog rada statičkog ACS-a metodom graničnih prijelaza

Izjava

Neka je dan generalizirani strukturni dijagram statičkog ACS-a:

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

- prijenosni omjer regulatora,

- koeficijent prijenosa objekta duž kontrolnog kanala,

- omjer prijenosa povratne informacije,

- koeficijent prijenosa objekta duž kanala smetnji,

osim toga, u prvoj aproksimaciji, statički i dinamički koeficijenti prijenosa veza uzimaju se jednakima, nominalna ulazna funkcija odgovara nominalnoj vrijednosti izlazne funkcije duž upravljačkog kanala, a neka je zadana veličina koraka smetnje i iznosi dopuštena statička pogreška duž kanala poremećaja u % nazivne vrijednosti izlazne funkcije.

Tada su koeficijenti prijenosa sustava duž kanala upravljanja i smetnji u stacionarnom načinu rada jednaki statičkim prijenosnim omjerima sustava zatvorene petlje i određeni su formulama:

(1)

Statičke jednadžbe za kanale upravljanja i smetnji imaju oblik

(2)

Koeficijenti prijenosa regulatora i povratnog kruga određeni su izrazima:

(3)

Načini poboljšanja statičke točnosti ACS-a

1. Povećanje prijenosnog omjera otvorenog sustava u statici sustava.

Gdje, .

Međutim, uvjeti stabilnosti se pogoršavaju s povećanjem, odnosno povećavaju se pogreške u dinamici.

1. Uvod u kontroler integralnih komponenti.

2.1. Primjena I-kontrolera:.

U tom slučaju sustav postaje astatičan u kanalima upravljanja i smetnji, a statička greška postaje nula. LFC sustava će ići mnogo strmiji od originalnog, a fazni pomak će se povećati za -90 stupnjeva. Sustav može biti nestabilan.

2.2. Postavka PI regulatora:.

Ovdje je statička pogreška nula, a uvjeti stabilnosti su bolji od onih u sustavu s I-regulatorom.

2.3. Korištenje PID regulatora:.

Statička pogreška sustava je nula, a uvjeti stabilnosti su bolji nego u sustavu s PI regulatorom.

1. Uvod u sustav povratne sprege bez jedinice, ako je potrebna točna reprodukcija razine informacija ulaznog signala.

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

Do; ...

1. Skaliranje ulaza

udarac.

Ovdje.

Izlazna funkcija bit će jednaka informacijskoj razini ulazne akcije, ako, dakle, gdje.

1. Primjena principa kompenzacije za kanale upravljanja i smetnji.

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

Proračun dinamike ACS-a

ACS sinteza prema LCHH

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

• analitičke metode sinteze, u kojima se koriste analitički izrazi koji povezuju pokazatelje kvalitete sustava s parametrima uređaja za korekciju;
• grafičke i analitičke.

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

Bit metode je kako slijedi. Prvo izgradite asimptotski LFC izvornog sustava, a zatim izgradite željeni LFC sustava otvorene petlje; LFC uređaja za korekciju mora promijeniti oblik LFC-a izvornog sustava tako da LFC korigiranog sustava.

Najteža i najvažnija faza u sintezi je izgradnja željenog LFC-a. Pri konstruiranju se pretpostavlja da sintetizirani sustav ima jediničnu negativnu povratnu vezu i da je sustav minimalne faze. Kvantitativni odnos između pokazatelja kvalitete prijelazne funkcije sustava minimalne faze s jediničnom povratnom spregom i LFC sustava otvorene petlje utvrđen je na temelju nomograma Chestnat-Mayera, V.V.Solodovnikova, A.V. Fateeva, V.A. Besekerskog.

Željeni LAFC se konvencionalno dijeli na tri dijela: niskofrekventni, srednjefrekventni i visokofrekventni. Niskofrekventni dio određen je statičkom točnošću sustava – točnosti ACS-a u stacionarnom stanju. U statičkom sustavu niskofrekventna asimptota je paralelna s frekvencijskom osi; u astatičnim sustavima 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 sustavu. Glavni parametri asimptote srednje frekvencije su njezin nagib i granična frekvencija. Što je veći nagib asimptote srednje frekvencije, to je teže osigurati dobra dinamička svojstva sustava. Stoga je nagib od –20 dB/dec preporučljiv i rijetko prelazi –40 dB/dec. Granična frekvencija određuje brzinu sustava. Što više, to je veća izvedba (manje). Visokofrekventni dio željenog LFC-a ne utječe značajno na dinamička svojstva sustava. Općenito govoreći, bolje je imati što veći nagib njegove asimptote, čime se smanjuje potrebna snaga aktuatora i učinak visokofrekventnih smetnji.

Željeni LAFC se gradi na temelju zahtjeva za sustav: zahtjevi za statička svojstva postavljaju se u obliku reda astatizma i omjer prijenosa otvorenog sustava; dinamička svojstva najčešće se postavljaju maksimalnom dopuštenom vrijednošću prekoračenja i vremenom regulacije; ponekad se postavlja ograničenje u obliku maksimalnog dopuštenog ubrzanja kontrolirane varijable pri početnom neusklađenju.

Metode za izgradnju željenog LAFC-a: konstrukcija prema V.V. Solodovnikovu, korištenje standardnih LAFC-a i nomograma za njih, konstrukcija prema E.A. Sankovsky - G.G. Sigalov, pojednostavljena konstrukcija, konstrukcija prema V.A. Besekerskyju, prema metodi A. V. Fateeva i druge metode.

Prednosti frekvencijskih metoda:

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

● Proračuni po frekvencijskim karakteristikama svode se na jednostavne i vizualne grafičko-analitičke konstrukcije;

● Frekventne metode kombiniraju jednostavnost i jasnoću u rješavanju problema bez obzira na redoslijed sustava, prisutnost transcendentalnih ili iracionalnih veza prijenosne funkcije.

Sinteza željenog LFC-a

Teorijskim i eksperimentalnim istraživanjima utvrđeno je da frekvencijski odziv upravljačkog sustava otvorene petlje, stabilnog u zatvorenom stanju, gotovo uvijek prelazi os frekvencije s presjekom s nagibom od –20 dB/dec. Prelazak frekventne osi dijelom LFC-a s nagibom od –40 dB/dec ili –60 dB/dec je moguće, ali se rijetko koristi, jer je takav sustav stabilan pri vrlo niskom prijenosnom omjeru.

Najracionalniji oblik LAFC sustava otvorene petlje, stabilan u zatvorenom stanju, ima nagibe:

• niskofrekventna asimptota 0, -20, -40 dB / dec (određena redoslijedom astatizma sustava);
• 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 konjugira srednju frekvenciju s visokofrekventnim dijelom LFC-a, u pravilu ima nagib od -40 dB / dec;
• visokofrekventni dio LAFC-a izgrađen je paralelno s asimptotama visokofrekventnog dijela LAFC-a izvornog sustava otvorene petlje.

Prilikom izrade željenog LFC-a postupite od sljedećih zahtjeva:

1. Korigirani sustav mora zadovoljiti navedene pokazatelje kvalitete (dopuštena pogreška u stacionarnom stanju, potrebna margina stabilnosti, brzina, prekoračenje i drugi pokazatelji kvalitete prijelaznih procesa).
2. Oblik željenog LFC-a trebao bi se, što je manje moguće, razlikovati od LFC-a nekorigiranog sustava kako bi se pojednostavio stabilizacijski uređaj.
3. Treba nastojati osigurati da na visokim frekvencijama ne prijeđe više od 20-25 dB iznad LFC nekorigiranog sustava.
4. Niskofrekventni dio željenog LAFC-a trebao bi se podudarati s LAFC-om nekorigiranog sustava, budući da se omjer prijenosa otvorene petlje neispravljenog u dinamici sustava odabire uzimajući u obzir potrebnu točnost u stacionarnom stanju.

Izgradnja željenog LFC-a može se smatrati završenom ako su ispunjeni svi zahtjevi za kvalitetu sustava. U suprotnom, trebali biste se vratiti na izračun stacionarnog načina rada i promijeniti parametre elemenata glavnog kruga (odaberite motor druge snage ili manje inercijski, koristite pojačalo s kraćom vremenskom konstantom, uključite tvrda negativna povratna sprega koja pokriva najinercijskije elemente sustava, itd.) ...

Algoritam za konstruiranje željenog LFC-a

1. Odabir granične frekvencije L w (w).

Ako se specificira prekoračenje i vrijeme propadanja prijelaznog procesa, tada se koriste nomogrami V.V.Solodovnikova ili A.V. Fateeva; ako je postavljen indikator oscilacije M, tada se izračun provodi prema metodi V.A. Besekersky.

Osnova za konstrukciju nomograma kvalitete VV Solodovnikova je tipičan stvarni frekvencijski odziv zatvorenog automatskog upravljačkog sustava (slika 2). Za statičke sustave ( = 0), za astatičke sustave ( =1, 2,…) .

Ova metoda pretpostavlja da je omjer zadovoljen.

Dinamički pokazatelji kvalitete i, koji su povezani s parametrima stvarnog frekvencijskog odziva zatvorenim ACS dijagramom kvalitete V.V. Solodovnikov (slika 3). Odgovarajuća vrijednost se određuje iz zadane vrijednosti pomoću krivulje (slika 3.). Zatim se duž krivulje određuje vrijednost koja je jednaka zadanoj vrijednosti, dobivamo, gdje je vrijednost granične frekvencije pri kojoj vrijeme regulacije ne prelazi zadanu vrijednost.

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

Vrijeme regulacije može se približno odrediti pomoću empirijske formule, gdje se koeficijent brojnika uzima kao 2 at, 3 at, 4 at.

Uvijek je poželjno projektirati sustav što je brže moguće.

U pravilu ne prelazi više od ½ desetljeća. To je zbog kompliciranosti uređaja za korekciju, potrebe za uvođenjem diferencirajućih veza u sustav, što smanjuje pouzdanost i otpornost na buku, kao i zbog ograničenja maksimalnog dopuštenog ubrzanja kontrolirane koordinate.

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

Odluka o izboru mora biti razumno opravdana.

1. Gradimo asimptotu srednje frekvencije.

1. Asimptotu srednje frekvencije povezujemo s asimptotom niske frekvencijetako da u frekvencijskom području, u kojem, imati višak faze. Višak faze i višak modula određuju se nomogramom (slika 4.). Konjugirana asimptota ima nagib od –20, –40 ili –60 dB/dec na =0 ( - redoslijed astatizma sustava); -40, -60 dB / dec = 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 dopuštenog, tada se konjugirajuća asimptota pomiče udesno ili se povećava njezin nagib.

Početna frekvencija kuta određuje se iz izraza.

1. Asimptotu srednje frekvencije povezujemo s visokofrekventnim dijelomtako da u frekvencijskom području gdje, postoji višak faze. Učestalost konjugata određena je omjerom.

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

Ako je >, tada se konjugirajuća asimptota pomiče ulijevo ili se njen nagib povećava. Preporučena razlika trebala bi biti nekoliko stupnjeva. Frekvencija desnog kuta asimptote uključivanja.

Tipično, nagib ove asimptote je -40 dB/dec i razlika je prihvatljiva. Provjera se obavlja onom frekvencijom kojom.

1. Visokofrekventni dio se projicira paralelno ili u kombinaciji s njim.

Ovaj dio karakteristike utječe na glatkoću sustava.

Dakle, u prvoj fazi konstrukcije, frekvencije na kojima je asimptota srednje frekvencije konjugirana s konjugirajućim asimptotama nalaze se iz uvjeta. U drugoj fazi, vrijednosti frekvencija spajanja se rafiniraju uzimajući u obzir višak faze. U trećoj fazi, sve frekvencije sprezanja se korigiraju prema uvjetu njihove blizine frekvenciji spajanja izvornog sustava, odnosno ako se te frekvencije neznatno razlikuju jedna od druge.

Sinteza serijskog korektivnog kruga

U dijagramu na slici 1, ovdje se mogu dobiti parametri ispravljačkog kruga:

Prijeđimo na logaritamske frekvencijske karakteristike:

Na visokim frekvencijama LFC regulatora "standardno" ne bi smio prijeći 20 dB zbog stanja otpornosti na buku. Temeljni princip strukturno-parametarske optimizacije ACS-a s povratnom spregom: regulator mora sadržavati dinamičku vezu s prijenosnom funkcijom jednakom ili bliskom inverznoj prijenosnoj funkciji kontrolnog objekta.

Razmotrimo primjer izračunavanja serijskog korektivnog kruga.

Pretpostavimo da je potrebno prilagoditi statički sustav. Pretpostavimo da smo ih izgradili mi. Smatramo da je sustav s minimalnim faznim vezama, stoga ne gradimo fazno-frekvencijski odziv (slika 2).

Sada je lako reproducirati parametre lanca nadjačavanja. Najčešće se koriste aktivni korektivni uređaji i pasivni RC -lanci. Na temelju fizikalnih koncepata gradimo sklop prikazan na Sl. 3.

Prigušivanje signala razdjelnikom R 1- R 2 na visokim frekvencijama odgovara slabljenju signala * by.

Gdje,

Ne izobličuje se na visokim frekvencijama - pozitivan faktor. Granična frekvencija se može pomaknuti ulijevo uz pomoć korektivnog kruga i osigurati potrebnu stabilnost i kvalitetu sustava.

Prednosti sekvencijalnog KU:

1. Jednostavnost uređaja za korekciju (u mnogim slučajevima se provode u obliku jednostavnog pasivnog RC -petlje);
2. Jednostavnost uključivanja.

Nedostaci:

1. Učinak sekvencijalne korekcije se smanjuje tijekom rada kada se mijenjaju parametri (faktori pojačanja, vremenske konstante), pa se sekvencijalnom korekcijom nameću povećani zahtjevi za stabilnost parametara elemenata, što se postiže korištenjem skupljih elemenata;
2. Diferencijalno napredovanje faze RC - sklopovi (algoritmi u mikrokontrolerima) su osjetljivi na visokofrekventne smetnje;
3. Sekvencijalno integriranje RC - petlje sadrže više glomaznih kondenzatora (potrebna je implementacija velikih vremenskih konstanti) nego petlje u povratnom krugu.

Obično se koriste u sustavima male snage. To se objašnjava, s jedne strane, jednostavnošću serijskih korektivnih uređaja, as druge strane, nesvrsishodnošću korištenja u tim sustavima glomaznih paralelnih korektivnih uređaja poput tahogeneratora, razmjernih dimenzijama izvršnog motora.

Treba imati na umu da zbog zasićenosti pojačala nije uvijek preporučljivo formirati željeni LFC u niskom i srednjem frekvencijskom području zbog sekvencijalnog uključivanja integrirajućih i integrodiferencirajućih sklopova ili nekih drugih elemenata s sličnih karakteristika u sustav. Stoga se povratne veze često koriste za oblikovanje u rasponu niskih i srednjih frekvencija.

Sinteza protuparalelnih korektivnih krugova

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

1. Trebao bi pokriti one poveznice koje značajno negativno utječu na vrstu željenog LFC-a.
2. Nagib LFC-a veza koje nisu pokrivene povratnom spregom bira se blizu nagiba u srednjem frekvencijskom rasponu. Ispunjenje ovog uvjeta omogućuje jednostavan korektivni sklop.
3. Korektivna povratna informacija trebala bi pokrivati ​​što više veza s nelinearnim karakteristikama. U granicama, potrebno je nastojati osigurati da među poveznicama koje nisu obuhvaćene povratnom spregom nema elemenata s nelinearnim karakteristikama. Ovo uključivanje povratnih informacija omogućuje značajno smanjenje učinka nelinearnosti karakteristika elemenata obuhvaćenih povratnom spregom na rad sustava.
4. Povratne informacije trebaju pokrivati ​​karike s velikim omjerom prijenosa. Samo u tom slučaju će povratna akcija biti učinkovita.
5. Signal na ulaz povratne sprege mora se ukloniti s elementa dovoljno snage kako ga uključivanje povratne sprege ne opterećuje. Signal s povratnog izlaza u pravilu bi trebao biti doveden na ulaz elemenata sustava s velikom ulaznom impedancijom.
6. Prilikom odabira mjesta za uključivanje povratne veze unutar petlje s korektivnom povratnom spregom poželjno je da nagib LFC-a u frekvencijskom području bude 0 ili –20 dB/dec. Ispunjenje ovog uvjeta omogućuje jednostavan korektivni sklop.

Često se izvodi pokrivanje puta pojačanja sustava ili pokrivanje energetskog dijela sustava. Korektivne povratne informacije obično se koriste u snažnim sustavima.

Prednosti CEP-a:

1. Ovisnost pokazatelja kvalitete sustava o promjenama parametara elemenata nepromjenjivog dijela sustava opada, budući da je u značajnom frekvencijskom području prijenosna funkcija dijela sustava pokrivenog povratnom spregom određena recipročnom vrijednosti prijenosne funkcije. antiparalelnog ispravljačkog uređaja. Stoga su zahtjevi za elemente izvornog sustava manje strogi od onih za sekvencijalnu korekciju.
2. Nelinearne karakteristike elemenata obuhvaćenih povratnom spregom su linearizirane, budući da su prijenosna svojstva pokrivenog dijela sustava određena parametrima petlje u povratnom krugu.
3. Napajanje antiparalelnih korektivnih uređaja, čak i kada je potrebna velika snaga, nije teško, jer povratna sprega obično počinje od krajnjih karika sustava sa snažnim izlazom.
4. Antiparalelni korektivni uređaji rade na nižoj razini smetnji od serijskih, jer signal koji im stiže prolazi kroz cijeli sustav, a to je niskopropusni filtar. Zbog toga se učinkovitost antiparalelnih uređaja za ispravljanje pri ometanju signala pogreške smanjuje manje nego kod uređaja za sekvencijalno ispravljanje.
5. Za razliku od uređaja za sekvencijsku korekciju, povratna sprega omogućuje realizaciju najduže vremenske konstante željenog LFC-a pri relativno malim vrijednostima vlastitih vremenskih konstanti.

Nedostaci:

1. Protuparalelni WHB često sadrže skupe ili glomazne komponente (na primjer, taho generatori, diferencirajući transformatori).
2. Zbroj povratnog signala i signala greške treba implementirati tako da povratna sprega ne zaobiđe ulaz pojačala.
3. Petlja formirana korektivnom povratnom spregom može biti nestabilna. Smanjenje margina stabilnosti u unutarnjim krugovima degradira pouzdanost sustava u cjelini.

Metode određivanja:

1. Analitički;
2. Grafički i analitički;
3. Model i eksperimentalni.

Nakon izračuna protuparalelnog korektivnog kruga, treba provjeriti stabilnost unutarnje petlje. Ako otvorite glavnu povratnu informaciju, a unutarnji krug je nestabilan, elementi sustava mogu propasti. Ako je unutarnja kontura nestabilna, tada se njezina stabilnost osigurava sekvencijalnim korektivnim krugom.

Približna metoda za konstruiranje LFC-a korektivne negativne povratne sprege

Neka strukturni dijagram projektiranog

Sustav je sveden na prikazani oblik

Slika 1.

- korektivne povratne informacije;

- oprema

open source (neispravljena) funkcija

sustava.

Za takav blok dijagram, prijenosna funkcija korigiranog sustava otvorene petlje.

U frekvencijskom području gdje,jednadžba će biti napisana ovako

Oni.

Uvjet odabira; (jedan)

- jednadžba odabira (u rasponima niskih i visokih frekvencija) (2)

U frekvencijskom području gdje,

Uvjet odabira; (3)

dobivamo

tj.

gdje - jednadžba odabira(u srednjem opsegu). (4)

Tada je algoritam konstrukcije sljedeći:

1. Mi gradimo.
2. Mi gradimo.
3. Gradimo i određujemo frekvencijski raspon gdje je ova karakteristika veća od nule (uvjet odabira (3)).
4. Na temelju konkretne tehničke izvedbe sustava utvrđuje se, t.j. točke ulaska i izlaza korektivnih povratnih informacija.
5. Mi gradimo.
6. U odabranom frekvencijskom rasponu konstruiramo logaritamski frekvencijski odziv korigirajuće veze, oduzimajući od jednadžbe po izboru (4).
7. U području niske frekvencije, gdje (uvjet odabira (1)), biramo tako da je jednadžba odabira (2) ispunjena:.
8. U području visokih frekvencija nejednakost (2) je obično zadovoljena kada je nagib asimptote 0 dB/dec.
9. Nagib i duljina asimptota parenja odabiru se na temelju jednostavnosti izvedbe sklopa uređaja za korekciju.
10. Definiramo i dizajniramo osnovni dijagram korektivne veze prema LAFC-u.

Primjer. Neka i su dani. Poveznice obuhvaćene povratnim informacijama su određene. Potrebno je izgraditi. Konstrukcija je izvedena na slici 2. Početni sustav je minimalne faze. Nakon izgradnje potrebno je provjeriti stabilnost izračunate konture.

Točna metoda za konstruiranje LFC korektivne povratne veze

Ako je potrebno strogo se pridržavati navedenih pokazatelja kvalitete, tada je potrebno izračunati točne vrijednosti frekvencijskih karakteristika ispravljačkog kruga.

Izvorni blok dijagram neispravljenog ACS-a

Pretvoreni blok dijagram

Prilagođeni ACS Ekvivalentni strukturni dijagram

Uvedemo oznaku:, (1)

zatim.

To vam omogućuje korištenje nomograma zatvaranja i pronalaženje i.

Pretpostavimo da su poznati. Nomogram zatvaranja koristimo obrnutim redoslijedom:

, => , .

Zatim iz izraza

LFC protuparalelnog korektivnog kruga:

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

Konstrukcija LFC-a izravne paralelne korektivne veze

Strukturni dijagram projektiranog sustava transformiramo u oblik na slici 1.

U ovom slučaju, preporučljivo je uzeti u obzir prijenosnu funkciju.

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

U frekvencijskom području, gdje, karakteristike

oni. ispravljački krug ne utječe na rad sustava, već u frekvencijskom području gdje su karakteristike

a ponašanje sustava određeno je parametrima izravnog paralelnog kruga.

U frekvencijskom području, gdje, preporučljivo je pri određivanju LFC-a i poveznice spojene paralelno prikazati u obliku, gdje,.

LFC uređaja za sekvencijsku korekciju i izgraditi ga kao i prije. Koristeći nomogram zatvaranja, nalazimo i, i, konačno,.

Dizajn uređaja za korekciju

CU kriteriji kvalitete:

1. Pouzdanost;
2. Niska cijena;
3. Jednostavnost izvedbe sklopa;
4. Stabilnost;
5. Otpornost na smetnje;
6. Niska potrošnja energije;
7. Jednostavnost proizvodnje i rada.

Ograničenja:

1. Ne preporučuje se ugradnja kondenzatora ili otpornika u jednu ispravljačku vezu, čije se ocjene razlikuju za dva do tri reda veličine.
2. LFC korektivnih veza može imati duljinu frekvencije od najviše 2-3 desetljeća, prigušenje u amplitudi ne više od 20-30 dB.
3. Prijenosni omjer pasivne mreže s četiri priključka ne bi trebao biti projektiran manji od 0,05-0,1.
4. Ocjene otpornika u aktivnim poveznicama za ispravljanje:

a) u povratnom krugu - ne više od 1-1,5 MΩ i najmanje desetke kΩ;

b) u krugu izravnog kanala - od desetaka kOhm do 1 MOhm.

1. Ocjene kondenzatora: jedinice μF - stotine pcFarada.

Vrste korektivnih poveznica

1. Pasivne četveropolne mreže ( R - L - C -lanci).

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

Izlazni signal u tim krugovima je slabiji (ili jednak po razini) od ulaznog signala.

Primjer. Pasivna integro-diferencirajuća karika.

gdje.

Prevalencija diferencirajućeg učinka osigurava se ako se vrijednost prigušenja k<0.5 или иначе.

Budući da je otpor najveći, preporučljivo je započeti proračun elemenata korektivnog kruga s danim uvjetom.

Označimo odakle;

definirati međuparametar =>

dakle, k = D.

ulazna impedancija istosmjerne veze,

na izmjeničnu struju

Kod usklađivanja otpora dovoljan uvjet za istosmjernu struju je ispunjenje relacije

na izmjeničnu struju.

1. Aktivni četveropolni.

Ako je pojačanje >> 1.

Primjer ... Aktivna stvarna diferencirajuća karika prvog reda.

Štoviše,.

- odabire se tijekom puštanja u rad (nulta postavka pojačala).

na izmjeničnu struju, a na istosmjernu struju ulazni otpor je.

Izlazni otpor operativnih pojačala iznosi desetke ohma i određen je uglavnom vrijednostima otpornika u kolektorskim krugovima izlaznih tranzistora.

Krug osigurava vod ne u cijelom frekvencijskom rasponu, već samo u određenom pojasu blizu granične frekvencije sustava, koja se obično nalazi u rasponu niskih i srednjih frekvencija izvornog ACS-a. Idealna veza snažno naglašava visoke frekvencije, u čijem se području nalazi spektar smetnji superponiran na korisni signal, dok ih stvarni sklop prenosi bez značajnog pojačanja.

1. Diferencijalni transformator.

Otpor kruga primarnog namota transformatora.

- omjer transformacije transformatora.

Prijenosna funkcija stabilizirajućeg transformatora na

ima oblik,

Gdje je, induktivitet transformatora u stanju mirovanja; ...

1. Pasivni četveropolni AC.

U krugovima izmjenične struje mogu se koristiti krugovi istosmjerne korekcije.

Krug za uključivanje korektivnih krugova je sljedeći:

Koordinacija elementarnih korektivnih veza

Proizvodi:

1. Za opterećenja aktivnih veza (struje opterećenja pojačala ne smiju prelaziti najveće dopuštene vrijednosti);
2. Po otporu, izlaz - ulaz (pri istosmjernoj struji i gornjoj frekvenciji raspona sustava).

Vrijednosti opterećenja operacionih pojačala navedene su u tehničkim uvjetima njihove primjene i obično su veće od 1 kΩ.

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

Zahtjevi za operacijsko pojačalo:

1. Pojačanje napona.
2. Mali pomak nule.
3. Visoka ulazna impedancija (100 kOhm - 3MOhm).
4. Niska izlazna impedancija (desetke ohma).
5. Frekvencijski raspon rada (propusnost).
6. Napon napajanja + 5V, ali ne manji od 10V.
7. Dizajn (broj pojačala u jednom paketu).

Tipični regulatori

Vrste regulatora:

1. - P-regulator (grč. statos - stajati; statički regulator tvori proporcionalni regulacijski zakon);

S povećanjem k p greška stacionarnog stanja se smanjuje, ali se povećava buka mjerenja, što dovodi do povećanja aktivnosti aktuatora (rade u trzajima), mehanički dio se istroši i životni vijek opreme značajno se smanjuje.

Nedostaci:

● neizbježno odstupanje kontrolirane vrijednosti od zadane vrijednosti, ako je objekt statičan;

● spora reakcija regulatora na ometajuće utjecaje na početku prijelaznog procesa.

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

1. Regulator releja.

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

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

PD regulator

Strukturna shema:

forsiranje veze.

Je li stvarna prijenosna funkcija PD kontrolera.

- zakon regulacije.

(1) - bez regulatora;

(2) - P-kontroler;

(3) - PD kontroler.

Prednosti PD kontrolera:

1. Marža stabilnosti se povećava;
2. Kvaliteta je značajno poboljšana

regulacija (oscilacija se smanjuje

I vrijeme tranzicije

postupak).

Nedostaci PD kontrolera:

1. Niska točnost upravljanja (statika rada

izvorni sustav se ne mijenja kada k p = 1);

1. Smetnje visoke frekvencije se pojačavaju i

rad sustava je poremećen zbog zasićenja

pojačala;

1. Teško za implementaciju u praksi.

Implementacija PD kontrolera

Podražaje i povratne signale lako je dodati.

Ako promijenite predznake ulaznog djelovanja i povratne informacije, tada na izlaz regulatora treba spojiti inverter.

Zener diode u povratnoj sprezi operacijskog pojačala dizajnirane su za ograničavanje razine izlaznog signala na zadanu vrijednost.

U ulaznim krugovima i uključuju se po potrebi. Poželjno je da. Ako je isključeno, pojačalo može ući u način zasićenja zbog smetnji. Odabrani su (vrijednost do 20 kOhm).

Funkcija prijenosa kontrolera po upravljačkom kanalu:

PI kontroler

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

Na niskim frekvencijama prevladava integrirajući učinak (nema statičke greške), a na visokim frekvencijama učinak od (kvaliteta prijelaznog procesa je bolja nego kod I-zakona regulacije).

- zakon regulacije.

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

prednosti:

1. Jednostavnost implementacije;
2. Značajno poboljšava točnost kontrole u statici:

Greška stacionarnog stanja s konstantnim ulaznim djelovanjem jednaka je nuli;

Ova pogreška je neosjetljiva na promjene u parametrima objekta.

Nedostaci : astatizam sustava raste po jedinici i, kao posljedica toga, smanjenje margina stabilnosti, oscilacija prijelaznog procesa se povećava i povećava.

Implementacija PI regulatora

PID regulator

Na niskim frekvencijama prevladava integrirajući učinak, a na visokim frekvencijama diferencirajući.

- zakon regulacije.

Kada se instalira PID regulator, statički sustav postaje astatičan (statička pogreška je nula), ali se u dinamici astatizam uklanja djelovanjem diferencirajuće komponente, odnosno poboljšava se kvaliteta prijelaznog procesa.

prednosti:

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

Nedostaci:

1. Primjenjivo za opisane sustave

diferencijalne jednadžbe niske

reda kada objekt ima jedan ili dva pola

ili se može aproksimirati modelom drugog

narudžba.

1. Zahtjevi za kvalitetom upravljanja su prosječni.

Implementacija PID regulatora

gdje, i.

Određujemo LFC-om operacijskog pojačala. Tada prijenosna funkcija stvarnog regulatora ima oblik.

U sustavima se najčešće koristi PID regulator.

1. Za objekte s kašnjenjem, čiji je inercijski dio blizu veze prvog reda, preporučljivo je koristiti PI - regulator;
2. Za objekte s kašnjenjem, čiji je inercijski dio uredan, najbolji regulator je PID regulator;
3. PID - regulatori su učinkoviti u smislu smanjenja greške stacionarnog stanja i poboljšanja oblika prijelaznog odziva kada upravljački objekt ima jedan ili dva pola (ili se može aproksimirati modelom drugog reda);
4. Kada je proces upravljanja karakteriziran visokom dinamikom, kao na primjer u sustavu automatskog upravljanja protokom ili tlakom, diferencirajuća komponenta se ne koristi kako bi se izbjegao fenomen samopobude.

Proračun kombiniranih sustava upravljanja

Kombinirano- takvo upravljanje u automatskom sustavu, kada se uz regulaciju odstupanja u zatvorenoj petlji koristi vanjski kompenzacijski uređaj za postavljanje ili ometanje utjecaja.

Načelo invarijantnosti- princip kompenzacije za dinamičke i statičke pogreške bez obzira na oblik ulaznog djelovanja kroz upravljački kanal ili kompenzaciju ometajućeg djelovanja.

nepromjenjiv u odnosu na

smetnjaako nakon završetka prijelaza,

određena početnim uvjetima, kontrolirana vrijednost i greška sustava nisu

ovisi o ovom utjecaju.

Sustav automatskog upravljanja jenepromjenjiv u odnosu na

postavljanje utjecajaako se nakon završetka prijelaznog procesa odredi po

početnim uvjetima, greška sustava ne ovisi o ovom učinku.

1. Proračun kompenzacijskih uređaja za kanal smetnji

Neka se strukturni dijagram izvornog sustava transformira u prikazani oblik

na slici 1.

Prenesite točku primjene smetnje na ulaz sustava (slika 2).

Napišimo jednadžbu za izlaznu koordinatu:.

Utjecaj na izlaznu funkciju sa strane poremećaja f izostat će ako je uvjet ispunjenapsolutna invarijantnostsustavi do poremećaja:

Uvjet za potpunu nadoknadu smetnje.

Vanjski kontroleri se koriste za dobivanje nepromjenjivosti duž kanala perturbacije točne do budući da je red nazivnika obično veći od reda brojnika.

Primjer ... Neka se objekt i regulator ponašaju kao aperiodične veze. Najduža vremenska konstanta obično pripada objektu.

Zatim

Grafikoni na sl. 3.

Kompenzacijski krug mora imati diferencirajuća svojstva, štoviše, aktivna diferencirajuća svojstva na visokim frekvencijama (budući da se karakteristika dijelom nalazi iznad frekvencijske osi).

Postizanje apsolutne invarijantnosti je nemoguće, međutim, učinak kompenzacije može biti značajan čak i kod jednostavnog kompenzacijskog kruga koji omogućuje implementaciju u ograničenom rasponu frekvencija (na slici 3.).

Tehnički je teško i nije uvijek moguće izmjeriti smetnje, stoga se pri projektiranju sustava često koriste neizravne metode mjerenja smetnji.

2. Proračun sustava s kompenzacijom pogreške na upravljačkom kanalu

Za ovaj sustav, čiji je blok dijagram prikazan na Sl. 4, vrijede slijedeći odnosi:

- prijenosna funkcija greškom.

Uvjet pune kompenzacije greške možemo postići ako odaberemo kompenzacijski krug sa sljedećim parametrima:

(1) je uvjet apsolutne invarijantnosti sustava na pogrešku u kontrolnom kanalu.

Sustavi praćenja implementirani su kao astatski. Razmotrimo primjer za takve sustave (slika 5).

Na visokim frekvencijama, diferencijacija drugog reda u kompenzacijskom krugu dovodi do zasićenja pojačala pri visokim razinama šuma. Stoga se provodi približna provedba, što daje opipljiv učinak regulacije.

Astatičke sustave karakterizira faktor kvalitete - prijenosni omjer k određena na = 1 i  = k.

Ako je k = 10, tada je pogreška 10%, budući da

Sustav niske kvalitete (sl. 6).

Uvodimo kompenzacijski krug s prijenosnom funkcijom

Kao takav sklop može poslužiti tahogenerator ako

Ulaz je mehanički. Implementacija sustava niske Q

Jednostavan.

Neka iz uvjeta (1) dobivamo.

Zatim, imajući sustav s astatizmom prvoga reda, dobivamo sustav s

astatizam drugog reda (slika 7).

Uvijek Y zaostaje za kontrolnim signalom; unosom smanjujemo grešku. Kompenzacijski lanac ne utječe na stabilnost.

U pravilu, kompenzacijska veza treba imati diferencirajuća svojstva i biti implementirana pomoću aktivnih elemenata. Točno ispunjenje uvjeta apsolutne nepromjenjivosti nemoguće je zbog tehničke nesvrsishodnosti dobivanja derivacije većeg od drugog reda (u kontrolnu petlju se unosi visoka razina buke, povećava se složenost kompenzacijskog uređaja) i inercije pravih tehničkih uređaja. Broj aperiodičnih karika u kompenzacijskom uređaju je dizajniran tako da bude jednak broju elementarnih forsirajućih karika. Vremenske konstante aperiodičnih veza izračunavaju se prema stanju veza u bitnom frekvencijskom području, t.j.

Načelo konstrukcije višestrukog ACS-a s kaskadnim regulatorima naziva senačelo podređene regulacije.

Sinteza ACS-a slave upravljanja s dvije ili više petlji provodi se sekvencijalnom optimizacijom petlji, počevši od interne.

∆θ ,

tuča

∆ L,

dB

W i (p)

W A1 (p)

1 / T str

1 / T 0

Drugi slični radovi koji bi vas mogli zanimati. Wshm>
2007.		Dinamički način rada automatskih upravljačkih sustava	100,64 KB
	Dinamički način rada ACS-a. Jednadžba dinamike Stacionarni način rada nije tipičan za ACS. Dakle, glavni način rada ACS-a smatra se dinamičkim načinom rada koji karakterizira tijek prolaznih procesa u njemu. Stoga je drugi glavni zadatak u razvoju ACS-a analiza dinamičkih načina rada ACS-a.
12933.		SINTEZA DISKRETNIH UPRAVLJAČKIH SUSTAVA	221,91 KB
	Problem sinteze digitalnih upravljačkih uređaja U slučajevima kada je diskretni sustav zatvorene petlje sastavljen od funkcionalno potrebnih elemenata nestabilan ili njegovi pokazatelji kvalitete ne zadovoljavaju tražene, javlja se problem njegove korekcije ili problem sinteze upravljačkog uređaja. nastaje. Trenutno je najracionalniji način izrade upravljačkih uređaja korištenje upravljačkih računala ili specijaliziranih digitalnih računala CV -...
2741.		SINTEZA UPRAVLJAČKIH SUSTAVA S POVRATNOM STRANOM	407,23 KB
	Izgradimo prijelazne i frekvencijske karakteristike kontinuiranog i diskretnog modela: Sl. Prijelazni odziv kontinuiranog sustava Sl. Prijelazni odziv diskretnog sustava Sl. Frekventne karakteristike kontinuiranog sustava Sl.
3208.		Osnove analize i konstrukcije sustava automatskog upravljanja	458,63 KB
	Za dati dinamički objekt samostalno izraditi ili uzeti iz literature dijagram automatskog upravljačkog sustava koji radi na principu devijacije. Razviti verziju kombiniranog sustava uključujući kontrolne petlje za odstupanje i smetnje.
5910.		Sustavi automatskog upravljanja s digitalnim računalima	928,83 KB
	Tijekom posljednja dva desetljeća, pouzdanost i cijena digitalnih računala značajno su se poboljšali. S tim u vezi, oni se sve više koriste u sustavima upravljanja kao regulatori. Za vrijeme jednako razdoblju kvantizacije, računalo je u stanju izvesti veliki broj izračuna i generirati izlazni signal, koji se zatim koristi za upravljanje objektom.
5106.		Glavne vrste istraživanja sustava upravljanja: marketinški, sociološki, ekonomski (njihove značajke). Glavni pravci poboljšanja sustava upravljanja	178,73 KB
	U uvjetima dinamike suvremene proizvodne i društvene strukture, menadžment bi trebao biti u stanju kontinuiranog razvoja, što se danas ne može osigurati bez istraživanja puteva i mogućnosti tog razvoja.
14277.		Uvod u analizu, sintezu i modeliranje sustava	582,75 KB
	Strogo govoreći, postoje tri grane znanosti koje proučavaju sustave: sistemologija, teorija sustava, koja proučava teorijske aspekte i koristi teorijske metode, teorija informacija, teorija vjerojatnosti, teorija igara itd. Organizacija sustava povezana je s prisutnošću nekog uzročnog odnosa u ovom sustavu. Organizacija sustava može imati različite oblike, primjerice biološke, informacijske, ekološke, ekonomske, društvene, vremenske, prostorne, a određena je uzročno-posljedičnim odnosima u materiji i društvu. U ...
5435.		Poboljšanje automatskog sustava upravljanja procesom zgušnjavanja mulja	515,4 KB
	Uralkali granule se uglavnom izvoze u Brazil, SAD i Kinu, gdje se kasnije koriste ili za izravnu primjenu u tlo ili pomiješane s dušičnim i fosfornim gnojivima.
20340.		ANALIZA I SINTEZA KONTROLNOG SUSTAVA U PODUZEĆU	338,39 KB
	Unapređenje sustava upravljanja, kao i dosadašnja praksa upravljanja u suvremenim uvjetima, ukazuju na akutni problem potrebe istraživačkog pristupa kako upravljanju, poduzeću, tako i njegovom unapređenju i razvoju.
1891.		Sinteza diskretnog modalnog zakona upravljanja metodom L.M. Boychuk	345,04 KB
	Koristeći funkciju W (z), sastavite opis diskretnog objekta u prostoru stanja. Provjerite ispunjenost uvjeta upravljivosti i uočljivosti ovog objekta.

Problemi sinteze. Zadaća sinteze ACS-a je definiranje upravljačkog uređaja u obliku njegovog matematičkog opisa. U ovom slučaju smatra se da je objekt upravljanja zadan, poznati su zahtjevi za točnost i kvalitetu upravljanja, poznati uvjeti rada, uključujući karakteristike vanjskih utjecaja, zahtjeve za pouzdanost, težinu, dimenzije itd. su poznati. Sinteza- stvaranje kontrolnog uređaja pod poznatim uvjetima. Zadatak sinteze - zadatak na optimum. Veliki broj zahtjeva i njihova raznolikost omogućuje formiranje jedinstvenog kriterija optimalnosti i rješenja problema sinteze, kao problema pouzdanosti ovog ekstremuma. Dakle, sinteza je podijeljena u više faza i u svakoj fazi se rješava neki dio problema sinteze (jedan poseban aspekt).

Frekvencijska metoda sinteze korektivnih uređaja. Najčešća je frekvencijska metoda sinteze korektivnih uređaja pomoću LFC-a. Provodi se na sljedeći način: Željeni LAFC se konstruira na temelju zahtjeva za točnost i kvalitetu prijelaznog procesa. Ova željena karakteristika uspoređuje se s onim kod nekorigiranog sustava. Kao rezultat usporedbe utvrđuje se prijenosna funkcija uređaja za korekciju. Zatim se konstruira fazno-frekvencijska karakteristika i uz nju se određuju dobivene granice stabilnosti u amplitudi i fazi.

Formiranje LF-a željenim LFC-om. Zahtjevi za točnost mogu se formirati na različite načine.

1. Neka se zadaju radna frekvencija i amplituda ( p i a p) i zbroji dopuštena pogreška 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 sustave postavlja se brzina promjene ulaznog signala

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

k - koeficijent prijenosa na radnoj frekvenciji

U ovom slučaju, frekvencijski odziv bi trebao prijeći iznad točke od 20lgk

Formiranje srednjeg tona željenog LAFC-a.

Srednji tonovi - dio se formira na temelju zahtjeva za kvalitetom prijelaza.

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

P ri = 20% 

onda se poklapaju.

Stoga visokofrekventni dio LAFC-a ne igra značajnu ulogu na kvalitetu

uzimamo isto kao i iz nepromjenjivog dijela.

Bit sinteze serijskih i paralelnih korektivnih uređaja

Oni su međusobno zamjenjivi, pa ćemo razmotriti samo sekvencijalne.

Smatramo da se zadani frekventni odziv razlikuje od željenog, potrebno je unaprijed t brzinu prijenosa i prije f-Iu KU, što bi osiguralo željena svojstva sustava.

Neka je k> k 0

Udaljenost između W / o i W o - 20 lgk k - koeficijent pojačanja KU

da biste pronašli W k, kombinirajte na jednom grafikonu frekvencijski odziv za W i za W / o

Opći postupak za faznu sintezu linearnog ACS-a.

1. faza. Određivanje reda astatizma i koeficijenta prijenosa sustava, Ovi parametri se nalaze na temelju zahtjeva za točnost u uspostavljenom načinu rada pod determinističkim djelovanjem. Ako se koeficijent prijenosa sustava, koji je određen veličinom astatizma, pokaže vrlo velikim, što otežava stabilizaciju sustava, preporučljivo je povećati red astatizma i time smanjiti statičku pogrešku na nulu, bez obzira na koeficijent prijenosa sustava. Ako se uvede astatizam, tada se u ovom slučaju koeficijent prijenosa sustava odabire samo na temelju razmatranja detalja i kvalitete prijelaznih procesa. U istoj fazi rješava se pitanje primjene radnji na temelju glavne smetnje. Uvođenje korekcije smetnje je svrsishodno ako postoji mogućnost promjene te smetnje, te uvođenje korekcije poremećaja, što omogućuje pojednostavljenje strukture zatvorene petlje.

2. faza. Definicija glavnog, t.j. nije promjenjivi dio sustava. Prilikom projektiranja sustava obično se neke od poveznica u sustavu dogovaraju ili određuju. To uključuje objekt upravljanja i praćenja s objektom uređaja (pokretač, senzorski element, itd.).

Ipak, ove veze moraju ispunjavati zahtjeve za točnost i brzinu. Često se tijekom projektiranja postavljaju druge veze: pretvarači, pojačala, računalni uređaji. Skup poznatih elemenata čini okosnicu strukturnog dijagrama sustava (inače se naziva glavnim ili nepromjenjivim dijelom sustava)

3. faza. Izbor korekcije i izrada strukturnog dijela sheme ACS-a. Ako zahtjevi za kvalitetom prijelaznih procesa i točnosti nisu visoki, tada se odabir korektivnih karika i promjenjivih parametara provodi prema uvjetu osiguranja stabilnosti sustava i pri tome nastojeći postići što veću stabilnost. margine. Nakon odabira uređaja za korekciju, odabire se vrijednost različitih parametara na temelju zahtjeva za točnost i kvalitetu prijelaznih procesa. Ako su zahtjevi za kvalitetom prijelaznih pojava i točnosti dovoljno visoki, tada se uređaji za korekciju odabiru na temelju zahtjeva za kvalitetom prijelaznih pojava i točnosti. Korektivni uređaji biraju se na način da prije svega osiguraju one zahtjeve za kvalitetu kontrole koji su najstroži.

Nakon odabira ispravka, prikazuje se ispunjenje ostalih zahtjeva za sustav i specificira ispravak. Ako primijenimo sekvencijalnu korekciju, tada će pronađeni frekvencijski odziv biti frekvencijski odziv uređaja za korekciju. Iz njega se određuje prijenosna funkcija uređaja za korekciju. Ako treba primijeniti korektivnu povratnu informaciju, tada se njegova prijenosna funkcija nalazi iz prijenosne funkcije uređaja za sekvencijsku korekciju. Ako se istovremeno koriste sekvencijalne i paralelne korekcije, tada se prijenosna funkcija uređaja za sekvencijsku korekciju prvo izdvaja iz prijenosne funkcije varijabilnog dijela, a zatim se preostali dio ispravlja kao paralelni korektivni uređaj.

4. faza. Konstrukcija prolaznog procesa. Nastoje uzeti u obzir sva pojednostavljenja koja su napravljena u prethodnim fazama.