Účel práce

Výpočet frekvenčnou metódou korekčného zariadenia pre lineárny systém(obr. 4.1) .

Obr.4.1. Bloková schéma pôvodného systému

Základy

Prvým stupňom metódy frekvenčnej syntézy je konštrukcia logaritmickej amplitúdovo-frekvenčnej odozvy (LAFC) systému s otvorenou slučkou. Potom podľa požiadaviek na kvalitu prechodného procesu ( t p A s %) postavte stredofrekvenčnú časť požadovaného LFC, ktorá má sklon - 20 db/dec a pretína os x v bode ( lgw c >0), - Kde w c- medzná frekvencia, w c = (0,6 - 0,9) · w n, w n - miera pozitivity. Na základe daného prekročenia s %, pomocou nomogramov (obr. 4.2) určte modulo rozpätia stability D.L., obmedzenie stredofrekvenčnej časti LFC, a wp = Np/t p, Kde N- koeficient proporcionality zodpovedajúci zistenej hodnote Pmax.

Napríklad kedy s=25 % dostaneme Pmax = 1,22, N = 4.

Obr.4.2. Nomogramy na určenie parametrov požadovaného LFC

V oblasti vysokých a nízkych frekvencií sa požadovaná charakteristika zhoduje s LFC pôvodného systému. Odčítaním charakteristiky systému s otvorenou slučkou od požadovaného LFC získame LFC korekčného článku, z ktorého sa určí jeho prenosová funkcia. Bloková schéma systému zohľadňujúca opravné prepojenie je na obr. 4.3.

Smernice

Na vykonávanie laboratórnych prác je potrebné vypočítať parametre korekčnej väzby v súlade s požiadavkami na kvalitu procesov v uzavretom systéme. Práca sa vykonáva pomocou jedného z balíkov aplikačné programy na výskum samohybných zbraní ( COMPAS, SIMNON, MATLAB) .

Obr.4.3. Bloková schéma upraveného systému

Pracovný poriadok

4.1. Zadajte model skúmaného systému (obr. 4.1), ktorého parametre sú uvedené v tabuľke. Kreslenie grafov procesov y(t), D(t).

4.2. Na základe požiadaviek na kvalitu prechodných procesov v systéme vypočítajte parametre nápravnej väzby.

Tabuľka 4.1

4.3. Vytvorte model opravného odkazu a zahrňte ho do systému. Odstráňte prechodný proces v upravenom systéme a uistite sa, že ukazovatele kvality zodpovedajú špecifikovaným.

4.4. Zmeňte parametre opravného prepojenia, zaznamenajte proces prechodu, určte ukazovatele kvality procesu, porovnajte ich s výsledkami odseku 4.3.

5.1. Účel práce.

5.2. Štrukturálne schémy systému bez korekcie a s korekciou.

5.3. LFC pôvodného systému, požadovaný LFC systému s otvorenou slučkou a korekčné prepojenie.

5.4. Prenosová funkcia opravného spoja.

5.5. Prechodné procesy podľa článkov 4.1, 4.3, 4.4.

6.Bezpečnostné otázky

6.1. Ktorá časť LFC určuje vlastnosti systému v statickom režime?

6.2. Ktorá časť LFC určuje vlastnosti systému v dynamike?

6.3. Ako zostrojiť jeho asymptotický LFC z prenosovej funkcie systému?

6.4. Ako sa pri navrhovaní regulátora zohľadňujú vonkajšie rušenia?

6.5. Ako súvisia ukazovatele kvality uzavretého systému s typom požadovaného LFC?

6.6. Ako obnoviť jeho prenosovú funkciu na základe LFC opravného spojenia?

Laboratórna práca č.5

Skúmanie vlastností štátnych pozorovateľov

Účel práce

Preskúmajte metódy konštrukcie a vlastnosti stavových pozorovateľov pre dynamické objekty.

Základy

Uvažujeme lineárne stacionárne objekty, ktorých správanie popisuje prenosová funkcia

W(p) = =(5.1)

U T2p2+2dTp+1

Existuje množstvo metód na syntézu riadiacich systémov (metódy analytického návrhu optimálnych regulátorov, metóda modálnej syntézy), ktorých použitie zahŕňa využitie stavových premenných systému v zákone riadenia. V praxi je však na meranie zvyčajne k dispozícii iba výstupná premenná systému y(t), preto vzniká problém získania odhadu stavového vektora x(t).

Na odhad stavových premenných, špeciálne technický systém- štátny hodnotiaci filter (štátny pozorovateľ). Laboratórna práca skúma také metódy konštrukcie pozorovateľov stavu ako metóda paralelného modelu a Kalmanov filter. Metódu paralelného modelu možno použiť pre stabilné lineárne stacionárne objekty (5.1). V tomto prípade má rovnica pozorovateľa stavu tvar

T 2 ÿ+2dTý+y=KU(5.2)

Príslušná bloková schéma objektu (5.1) s pozorovateľom stavu je na obr. 5.1.

V prípade, že je riadiaci objekt (5.1) nestabilný alebo je potrebné urýchliť proces odhadu stavových veličín, zvyčajne sa používa Kalmanov filter, ktorý okrem paralelného modelu obsahuje stabilizačnú prísadu L(p). Bloková schéma systému je znázornená na obr. 5.2.

Prenosová funkcia spájajúca premenné Δ A U, má tvar:

W (p) = = -.(5.3)

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

Charakteristická rovnica pozorovateľa je nasledovná

T2p2 +2dTp+1+KL(p)=0. (5.4)

Výber stabilizačných aditívnych koeficientov L(p) sa uskutočňuje na základe požiadaviek na kvalitu prechodných procesov u pozorovateľa. V tomto prípade sa vytvorí požadovaná charakteristická rovnica, ktorej koeficienty sa rovnajú koeficientom rovnice (5.4).

Obr.5.1. Bloková schéma objektu s pozorovateľom

ako paralelný model

Obr.5.2. Bloková schéma objektu s pozorovateľom

vo forme Kalmanovho filtra

Smernice

3.1. Vypočítajte stabilizačnú prísadu L(p)=K З, na základe procesu v pozorovateľovi.

τ 2 p+1

prechodné procesy u pozorovateľa, kde t p- požadovaný čas prechodu ; σ% - veľkosť prípustného prekročenia.

3.3. Položky označené * sa vykonávajú na odporúčanie vyučujúceho.

Pracovný poriadok

4.1. Zostavte schému modelovania systému (5.1) s pozorovateľom stavu metódou paralelného modelu (obr. 5.1) v súlade s číslom voľby.

Tabuľka 5.1

4.2. Nakreslite prechodové grafy pre stavové premenné objektu a pozorovateľa, ako aj chyby Δ(t),

4.3. Vykonajte simuláciu rovnakým spôsobom ako v odseku 4.2 aplikovaním jednotkovej hodnoty na vstup skúmaného systému. krokový efekt za rôznych počiatočných podmienok pre objekt a pozorovateľa.

4.4. Zmeňte hodnotu T v objekte 2-krát a zopakujte krok 4.3.

4.5. Posúdiť vplyv K o vlastnostiach systému, postupným zvyšovaním a znižovaním jeho hodnoty pre objekt 2-násobne oproti menovitej hodnote a opakovaním bodu 4.3.

4.6. Zostavte model systému s Kalmanovým filtrom (obr. 5.2) a stabilizačnou prísadou L(p)=k Z Δ(t), aplikáciou jednokrokovej akcie na vstup skúmaného systému pri nulových počiatočných podmienkach.

4.7. Vykonajte simuláciu rovnakým spôsobom ako v odseku 4.6, pričom na vstup skúmaného systému použijete jeden postupný efekt za rôznych počiatočných podmienok pre objekt a pozorovateľa.

4.8. Výskumný vplyv K, postupne zvyšovať a znižovať svoju hodnotu o polovicu v porovnaní s vypočítanou hodnotou a opakovať body 4.6 a 4.7.

4,9*. Zmeňte hodnotu T v objekte 2-krát a zopakujte krok 4.7.

4,10*. Posúdiť vplyv K o vlastnostiach systému, postupným zvyšovaním a znižovaním jeho hodnoty pre objekt 2-násobne oproti menovitej hodnote a opakovaním bodu 4.7.

4.11. Zostavte model systému s Kalmanovým filtrom a stabilizačnou prísadou L(p)=K(τ 1 p+1)/(τ 2 p+1) a načrtnúť prechodové grafy pre výstupné premenné objektu a pozorovateľa, ako aj chybu Δ(t), aplikáciou jednokrokovej akcie na vstup skúmaného systému pri nulových počiatočných podmienkach.

4.12. Vykonajte simuláciu rovnakým spôsobom ako v odseku 4.11 aplikujte jednokrokový efekt na vstup skúmaného systému za rôznych počiatočných podmienok pre objekt a pozorovateľa.

4.13. Zmeňte hodnotu T v objekte 2-krát a zopakujte odsek 4.12, porovnajte s výsledkami odseku. 4.4 a 4.9.

4.14. Posúdiť vplyv K o vlastnostiach systému, postupným zvyšovaním a znižovaním jeho hodnoty pre objekt 2-násobne oproti menovitej hodnote a opakovaním bodu 4.12. porovnajte s výsledkami získanými v bodoch 4.5 a 4.10.

5.1. Účel práce.

5.2. Blokové schémy študovaných systémov.

5.3. Výpočet parametrov stabilizačnej prísady L(p).

5.4. Grafy výsledkov simulácií.

5.5. Závery z práce.

6. Bezpečnostné otázky

6.1. Aký je rozsah použitia metódy paralelného modelu?

6.2. Ako ovplyvní zmena parametrov objektu chybu pri odhadovaní stavových premenných pomocou metódy paralelného modelu?

6.3. Ako zvoliť parametre stabilizačnej prísady L(p)?

6.4. Aké sú aplikácie Kalmanových filtrov?

6.5. Ako ovplyvní zmena parametrov objektu chybu pri odhadovaní stavových premenných pomocou Kalmanovho filtra?

6.6. Je možné zmeniť rýchlosť odhadu stavových premenných pomocou paralelného modelového pozorovateľa?

6.7. Ako sa odhadujú stavové premenné, ak majú objekt a pozorovateľ odlišné počiatočné podmienky?

Laboratórna práca č.6

Objasnenie konštrukčného diagramu riadiaceho systému pre výber a výpočet jeho prvkov a parametrov. Experimentálne štúdium systému alebo jeho jednotlivých častí v laboratórnych podmienkach a vykonanie príslušných korekcií jeho obvodu a návrhu. Návrh a výroba riadiaceho systému. Nastavenie systému v reálnych prevádzkových podmienkach a skúšobnej prevádzke.

Ak vám táto práca nevyhovuje, v spodnej časti stránky je zoznam podobných prác. Môžete tiež použiť tlačidlo vyhľadávania

Prednáška č.6 Syntéza automatických riadiacich systémov

SYNTÉZA ACS výber štruktúry a parametrov ACS, počiatočných podmienok a vstupných vplyvov v súlade s požadovanými ukazovateľmi kvality a prevádzkovými podmienkami.

Návrh ACS zahŕňa vykonanie nasledujúcich krokov:

1. Štúdium regulovaného objektu: zostavenie matematického modelu, určenie parametrov, charakteristík a prevádzkových podmienok objektu.
2. Formulácia požiadaviek na ATS.
3. Výber princípu ovládania; stanovenie funkčnej štruktúry (technická syntéza).
4. Výber prvkov riadiacej schémy s prihliadnutím na statické, dynamické, energetické, prevádzkové a iné požiadavky a ich vzájomná koordinácia podľa statických a energetických charakteristík (postup nie je formalizovaný - inžinierska kreativita).
5. Určenie algoritmickej štruktúry (teoretická syntéza) sa vykonáva pomocou matematických metód a na základe požiadaviek napísaných v prehľadnej matematickej forme. Stanovenie zákonitostí kontroly a výpočet nápravných zariadení, ktoré poskytujú špecifikované požiadavky.
6. Objasnenie konštrukčného diagramu riadiaceho systému, výber a výpočet jeho prvkov a parametrov.
7. Experimentálne štúdium systému (alebo jeho jednotlivých častí) v laboratórnych podmienkach a vykonanie príslušných korekcií jeho obvodu a návrhu.
8. Návrh a výroba riadiaceho systému.
9. Nastavenie systému v reálnych prevádzkových podmienkach (skúšobná prevádzka).

Návrh ACS začína výberom riadiaceho objektu a hlavných funkčných prvkov (zosilňovače, akčné členy atď.), To znamená, že je vyvinutá výkonová časť systému.

Stanovené statické a dynamické charakteristiky systému sú zabezpečené vhodnou voľbou konštrukcie a parametrov pohonnej jednotky, špeciálnych korekčných zariadení a celého ACS ako celku.

Účel korekčných zariadení: zabezpečiť požadovanú presnosť prevádzky systému a získať prijateľnú povahu prechodného procesu.

Do systému sú zavedené opravné odkazy rôznymi spôsobmi: sekvenčne, lokálne OOS, priame paralelné pripojenie, externé (mimo regulačnej slučky) kompenzačné zariadenia, pokrytie celého ACS stabilizačného OOS, nejednotková hlavná spätná väzba.

Typy jednosmerných elektrických korekčných zariadení: aktívne a pasívne jednosmerné štvorpóly, diferenciačné transformátory, jednosmerné tachogenerátory, tachometrové mostíky atď.

Podľa účelu korekčné zariadenia sú klasifikované:

1. STABILIZÁCIA zabezpečuje stabilitu samohybných zbraní a zlepšuje ich statické a dynamické vlastnosti;
2. KOMPENZÁCIA znižuje statické a dynamické chyby pri konštrukcii samohybných zbraní pomocou kombinovaného princípu;
3. FILTROVANIE zvýšenie odolnosti systémov proti šumu, napríklad filtrovanie vyšších harmonických pri demodulácii signálu priameho kanála;
4. ŠPECIALIZOVANÉ dať systému špeciálne vlastnosti, ktoré zlepšujú kvalitu systému.

ACS je možné postaviť podľa nasledujúcich konštrukčných schém:

1. So sériovým korekčným obvodom.

Zosilňovač U musí mať vysokú vstupnú impedanciu, aby neobchádzal výstup korekčného obvodu.

Používa sa v prípade pomaly sa meniacich vstupných vplyvov, keďže pri veľkých nesúladoch nastáva saturácia v reálnych nelineárnych prvkoch, medzná frekvencia ide doľava a systém pomaly opúšťa stav saturácie.

Obr.1.

Sekvenčná korekcia sa často používa v stabilizačných systémoch alebo na korekciu slučky s korekčnou spätnou väzbou.

Znižuje sa.

1. S antiparalelným korekčným obvodom.

Obr.2.

Do vstupu vstupuje ako rozdiel a nedochádza k hlbokej saturácii.

1. So sériovo-paralelným korekčným obvodom.

Obr.3.

1. S kombinovanými korekčnými reťazami.

Syntéza ACS podriadeného riadenia s dvoma alebo viacerými obvodmi sa vykonáva sekvenčnou optimalizáciou obvodov, počnúc vnútorným.

Výpočet systémov je rozdelený do 2 etáp: statické a dynamické.

Statický výpočetspočíva vo výbere hlavných prepojení systému zahrnutých v jeho hlavnom okruhu, zostavení jeho blokovej schémy a určení parametrov hlavných prvkov systému (faktory zisku, ktoré zabezpečujú požadovanú presnosť, časové konštanty všetkých prvkov, prevodový stupeň prevodové pomery, prenosové funkcie jednotlivých článkov, výkon motora). Okrem toho to zahŕňa výpočet a návrh magnetických a polovodičových zosilňovačov a výber tranzistorových alebo tyristorových meničov, motorov, citlivých prvkov a iných pomocných zariadení systémov, ako aj výpočet presnosti v ustálenom stave a citlivosti systému.

Dynamický výpočetzahŕňa veľký súbor problémov súvisiacich so stabilitou a kvalitou prechodného procesu (rýchlosť, výkonové charakteristiky a dynamická presnosť systému). Počas procesu výpočtu sa vyberajú korekčné obvody, miesta, kde sú pripojené, a určujú sa ich parametre. Pre objasnenie získaných ukazovateľov kvality a zohľadnenie niektorých nelinearit je vypočítaná aj prechodová krivka alebo modelovaný systém.

Platformy, na ktorých sú postavené stabilizačné algoritmy:

1. Klasické (diferenciálne rovnice - časové a frekvenčné metódy);
2. Fuzzy logika;
3. Neurónové siete;
4. Genetické a mravčie algoritmy.

Metódy syntézy regulátorov:

1. Klasická schéma;
2. PID regulátory;
3. Spôsob umiestnenia pólov;
4. metóda LCH;
5. Kombinované ovládanie;
6. Veľa stabilizačných regulátorov.

Klasická syntéza regulátora

Klasická bloková schéma riadenia objektu je na obr. 1. Zvyčajne sa regulátor zapína pred objektom.

Ryža. 1. Klasická bloková schéma riadenia objektov

Úlohou riadiaceho systému je potlačiť pôsobenie vonkajších porúch a zabezpečiť kvalitné prechodné procesy. Tieto ciele sú často protichodné. V skutočnosti potrebujeme stabilizovať systém tak, aby mal požadované prenosové funkcie pre referenčnú akciu a poruchový kanál:

, .

Na to môžeme použiť iba jeden ovládač, preto sa takýto systém nazýva systém s jedným stupňom voľnosti.

Tieto dve prenosové funkcie sú spojené rovnosťou

Preto zmenou jednej z prenosových funkcií automaticky zmeníme aj druhú. Nedajú sa teda vytvárať samostatne a riešením bude vždy nejaký kompromis.

Pozrime sa, či takýto systém dokáže poskytnúť nulovú chybu, teda absolútne presné sledovanie vstupného signálu. Prenosová funkcia chybou sa rovná

Aby som sa pomýlil Vždy bola nula, vyžaduje sa, aby sa táto prenosová funkcia rovnala nule. Keďže jeho čitateľ nie je nula, hneď vidíme, že menovateľ musí ísť do nekonečna. Môžeme ovplyvniť iba regulátor, takže dostaneme. tedana zníženie chyby, ktorú potrebujete

zvýšiť zisk regulátora.

Zisk však nemožno zvyšovať donekonečna. V prvom rade všetko skutočné zariadenia majú maximálne prípustné hodnoty vstupných a výstupných signálov. Po druhé, s veľkým zosilnením obvodu sa zhoršuje kvalita prechodných procesov, zvyšuje sa vplyv porúch a hluku a systém môže stratiť stabilitu. Preto v obvode s jedným stupňom voľnosti nie je možné zabezpečiť nulovú chybu sledovania.

Pozrime sa na problém z pohľadu frekvenčných charakteristík. Na jednej strane je pre kvalitné sledovanie hlavného signálu žiaduce, aby frekvenčná odozva bola približne rovná 1 (v tomto prípade). Na druhej strane z hľadiska robustnej stability je potrebné zabezpečiť vysoké frekvencie aha, kde je chyba modelovania veľká. Navyše, prenosová funkcia pre poruchy by mala byť taká, aby tieto poruchy boli potlačené, čo by sme mali v ideálnom prípade zabezpečiť.

Pri výbere kompromisného riešenia zvyčajne robíte nasledovné:

● pri nízkej frekvencií, podmienka je splnená, čo zabezpečuje dobré sledovanie nízkofrekvenčných signálov; v tomto prípade sú potlačené nízkofrekvenčné poruchy;

● pri vysokej frekvencie sa hľadajú na zabezpečenie robustnej stability a potlačenia šumu merania; v tomto prípade, to znamená, že systém skutočne funguje ako otvorený okruh, regulátor nereaguje na vysokofrekvenčné rušenie.

Výpočet lineárnych spojitých automatických riadiacich systémov pre danú presnosť

V ustálenom stave

Jednou z hlavných požiadaviek, ktoré musí ACS spĺňať, je zabezpečiť potrebnú presnosť reprodukcie hlavného (riadiaceho) signálu v ustálenom stave.

Poradie astatizmu a koeficient prenosu systému sa zistí na základe požiadaviek na presnosť v ustálenom stave.Ak sa koeficient prenosu systému, určený požadovanou hodnotou statizmu a faktora kvality (v prípade astatického systému automatického riadenia), ukáže byť taký veľký, že výrazne komplikuje aj jednoduchú stabilizáciu systému, je vhodné zvýšiť rád astatizmu a tým znížiť danú chybu ustáleného stavu na nulu, bez ohľadu na hodnotu koeficientu prenosu systému . V dôsledku toho je možné zvoliť hodnotu tohto koeficientu len na základe úvah o stabilite a kvalite prechodných procesov.

Nech je štrukturálny diagram ACS zredukovaný na formu

Potom v kvázi ustálenom prevádzkovom režime automatického riadiaceho systému môže byť nesúlad reprezentovaný vo forme konvergentného radu

kde pôsobia ako hmotnostné konštanty.

Je zrejmé, že takýto proces sa môže uskutočniť iba vtedy, ak sa funkcia pomaly mení a je pomerne hladká.

Ak si predstavíme prenosovú funkciu systému s otvorenou slučkou vo forme

potom pri r = 0

pri r = 1

pri r = 2

pri r = 3

Nízkofrekvenčná časť logaritmickej amplitúdovej frekvenčnej charakteristiky určuje presnosť systému pri spracovaní pomaly sa meniacich riadiacich signálov v ustálenom stave a je určená chybovosťou. Chybovosť už nemá významný vplyv na presnosť ACS a pri praktických výpočtoch ich možno ignorovať.

1. Výpočet ustáleného prevádzkového režimu ACS na základe špecifikovaných koeficientov nesúladu (chyby)

Presnosť sústavy v ustálenom stave je určená hodnotou koeficientu prenosu sústavy s otvorenou slučkou, ktorá sa určuje v závislosti od formy špecifikácie požiadaviek na presnosť sústavy.

Výpočet sa vykonáva nasledovne.

1. STATICKÁ SAR. Tu nastavíte hodnotu koeficientu polohovej chyby, ktorá sa používa na určenie: .

dB

20 lgk ks

ω, s-1

1. ASTATICKÉ SYSTÉMY 1. rádu.

V tomto prípade je určený koeficient, ktorým sa určuje

Ak sú uvedené koeficienty a, potom, čo určuje polohu nízkofrekvenčnej asymptoty LFC systému s otvorenou slučkou so strmosťou -20 dB/dec, a druhá asymptota má strmosť -40 dB/ dec pri väzbovej frekvencii (obr. 1).

Obr.1.

1. ASTATICKÉ SYSTÉMY 2. rádu.

Pomocou daného koeficientu určíme kpc:

dB

ω, s-1

2. Výpočet ustáleného prevádzkového režimu ACS na základe špecifikovanej maximálnej hodnoty nesúladu (chyby) systému

Na základe prípustnej hodnoty ustálenej chyby a typu regulačnej akcie sa vyberú parametre nízkofrekvenčnej časti LFC systému.

1. Nech je uvedená prípustná maximálna chyba pri harmonickom ovplyvnení s amplitúdou a frekvenciou a poradie astatizmu systému.

Potom by nízkofrekvenčná asymptota LFC systému nemala prejsť nižšie ako kontrolný bod so súradnicami:

(1)

a majú sklon -20 r dB/dec. Závislosť (1) je platná, keď.

1. Nech je uvedená prípustná maximálna chyba pri maximálnej rýchlosti a maximálne zrýchlenie vstupného vplyvu a poradie astatizmu r systémy.

Často je vhodné použiť metódu ekvivalentného sínusového pôsobenia navrhnutú Ya.E. Gukaylo.

V tomto prípade sa určí režim, v ktorom sa amplitúdy rýchlosti a zrýchlenia rovnajú maximálnym špecifikovaným hodnotám. Nech sa vstupný vplyv zmení v súlade s daným zákonom

. (2)

Prirovnaním hodnôt amplitúdy rýchlosti a zrýchlenia získaných diferenciáciou výrazu (2) k daným hodnotám dostaneme

kde, . Pomocou týchto hodnôt môžete vytvoriť ovládací prvok

bod B so súradnicami a

Pri jednotke záporné spätná väzba,

S nejednotkovou spätnou väzbou.

Ak je rýchlosť vstupného signálu maximálna a zrýchlenie klesá, potom sa testovací bod bude pohybovať v priamom smere so sklonom -20 dB/dec vo frekvenčnom rozsahu. Ak sa zrýchlenie rovná maximálnej hodnote a rýchlosť klesá, potom sa riadiaci bod pohybuje v priamom smere so sklonom -40 dB/dec vo frekvenčnom rozsahu.

Oblasť nachádzajúca sa pod kontrolným bodom B a dve priame čiary so sklonom -20 dB/dec a -40 dB/dec je zakázanou oblasťou pre LFC sledovacieho systému. Pretože presný LFC prechádza pod priesečníkom dvoch asymptot o 3 dB, požadovaná charakteristika at by mala byť zvýšená o túto hodnotu, t.j.

V tomto prípade je požadovaná hodnota činiteľa kvality pre rýchlosť, a frekvencia v bode priesečníka druhej asymptoty s osou frekvencie (obr. 2).

V prípade, že je regulačná činnosť charakterizovaná iba maximálnou rýchlosťou, faktor kvality systému z hľadiska rýchlosti pri danej chybovej hodnote:

Ak je špecifikované iba maximálne zrýchlenie signálu a veľkosť chyby, potom faktor kvality zrýchlenia je:

Obr.2.

1. Nech je špecifikovaná maximálna statická chyba pozdĺž riadiaceho kanála (vstupná akcia je kroková, systém je statický pozdĺž riadiaceho kanála).

Obr.3.

Potom sa hodnota určí z výrazu. Statická presnosť automatický systém dá sa určiť z rovnice:

kde je statická presnosť systému s uzavretou slučkou,

odchýlka regulovanej veličiny v systéme s otvorenou slučkou,

koeficient prenosu s otvorenou slučkou potrebný na zabezpečenie danej presnosti.

1. Nech je špecifikovaná maximálna povolená statická chyba pozdĺž kanála rušenia (porucha je stupňovitá, systém je statický pozdĺž kanála rušenia, obr. 3).

Potom sa hodnota určí z výrazu:

kde je koeficient prenosu systému s otvorenou slučkou pozdĺž kanála rušenia,

kde chyba systému bez regulátora.

V statických riadiacich systémoch je chyba v ustálenom stave spôsobená konštantným rušením znížená o 1+ v porovnaní so systémom s otvorenou slučkou. Súčasne sa koeficient prenosu systému s uzavretou slučkou tiež zníži 1+ krát.

1. Nech je daná prípustná chyba otáčok z riadiacej akcie (vstupná akcia sa mení pri konštantnej rýchlosti, systém je astatický prvého rádu).

Servosystémy sú zvyčajne navrhnuté ako astatické systémy prvého rádu. Pracujú pod variabilným riadiacim vstupom. Pre takéto systémy v ustálenom stave je najcharakteristickejšia zmena vstupného efektu lineárna.

Potom sa faktor kvality systému z hľadiska rýchlosti určí z výrazu:

Keďže chyba v ustálenom stave je určená nízkofrekvenčnou časťou LFC, z vypočítanej hodnoty koeficientu prenosu možno zostrojiť nízkofrekvenčnú asymptotu požadovaného LFC.

3. Výpočet ustáleného prevádzkového režimu ACS pre danú maximálnu dovolenú chybu systému s nejednotkovou spätnou väzbou

Nech sú a priori informácie o vstupnom signáli minimalizované:

1. Maximálna absolútna hodnota prvej derivácie vstupnej akcie (maximálna rýchlosť sledovania);
2. Maximálna absolútna hodnota druhej derivácie vstupnej akcie (maximálne zrýchlenie sledovania) ;
3. Vstupom môže byť deterministický alebo náhodný signál s akoukoľvek spektrálnou hustotou.

Je potrebné obmedziť maximálnu dovolenú chybu riadiaceho systému pri reprodukcii užitočného signálu v ustálenom prevádzkovom stave hodnotou.

Požiadavka na presnosť reprodukcie je najjednoduchšie formulovaná pre harmonický vstupný efekt ekvivalentný skutočnému vstupnému signálu:

za predpokladu, že amplitúda a frekvencia sú dané a počiatočná fáza má ľubovoľnú hodnotu.

Stanovme súvislosť medzi povolenou chybou pri reprodukcii vstupného efektu a parametrami systému a vstupného signálu.

Blokovú schému kontinuálneho automatického riadiaceho systému necháme zredukovať do podoby (obr. 4).

Obr.4.

Chyba na výstupe systému v časovej oblasti je určená výrazom:

kde je referenčná (bezchybná) výstupná funkcia.

Dá sa ukázať, že kvôli obmedzeniam rýchlosti a zrýchleniavýstupná funkcia sa líši od krokovej funkcie.

Namapujme posledný výraz do priestoru Laplaceových transformácií:

Pozrime sa na priestor Fourierových transformácií:

V nízkofrekvenčnej oblasti (časové konštanty spätnoväzbového obvodu) potom

maximálna amplitúda chyby je určená výrazom:

IN skutočné systémy zvyčajne pri nízkych frekvenciách, pretože požiadavka musí byť splnená; matematický výraz určiťsa prevedie na riadiacej frekvencii () do tvaru

a aby sa výstupná funkcia reprodukovala s maximálnou chybou nie väčšou, ako je špecifikovaná, LFC navrhnutého systému by nemalo prechádzať pod kontrolný bod so súradnicami a

4. Výpočet ustálenej prevádzky statického automatického riadiaceho systému metódou limitných prechodov

Vyhlásenie

Nech je uvedený zovšeobecnený blokový diagram statického ACS:

kde, tu polynómy čitateľov a menovateľov neobsahujú faktor p (ich voľné podmienky sa rovnajú jednej),

prevodný koeficient regulátora,

koeficient prenosu objektu cez riadiaci kanál,

koeficient spätného prenosu,

koeficient prenosu objektu pozdĺž kanála narušenia,

Okrem toho sa v prvej aproximácii predpokladá, že statické a dynamické koeficienty prenosu spojov sú rovnaké, nominálna vstupná akcia zodpovedá nominálnej hodnote výstupnej funkcie pozdĺž riadiaceho kanála a nech je veľkosť skokovej rušivej akcie a špecifikuje sa povolená statická chyba pozdĺž kanála rušenia v % nominálnej hodnoty výstupnej funkcie.

Potom sa koeficienty prenosu systému pozdĺž riadiacich a rušivých kanálov v ustálenom stave rovnajú koeficientom statického prenosu uzavretého systému a sú určené vzorcami:

(1)

Statické rovnice pre riadiaci a poruchový kanál majú tvar

(2)

Prenosové koeficienty regulátora a spätnoväzbového obvodu sú určené výrazmi:

(3)

Spôsoby zvýšenia statickej presnosti samohybných zbraní

1. Zvýšenie koeficientu prenosu systému s otvorenou slučkou v statike systémov.

Kde, .

Podmienky stability sa však so zvyšovaním hodnoty zhoršujú, teda pribúdajú chyby v dynamike.

1. Úvod do integrovaného ovládača komponentov.

2.1. Aplikácia I-regulátora: .

V tomto prípade sa systém stane astatickým pozdĺž riadiacich a rušivých kanálov a statická chyba sa rovná nule. LFC systému bude oveľa strmšie ako pôvodný a fázový posun sa zvýši o 90 stupňov. Systém môže byť nestabilný.

2.2. Inštalácia PI regulátora: .

Tu je statická chyba nulová a podmienky stability sú lepšie ako v prípade systému s I-regulátorom.

2.3. Použitie PID regulátora: .

Statická chyba systému je nulová a podmienky stability sú lepšie ako v systéme s PI regulátorom.

1. Zavedenie nejednotkovej spätnej väzby do systému, ak sa vyžaduje presná reprodukcia informačnej úrovne vstupného signálu.

Veríme tomu a sú to statické odkazy. , musíte si vybrať niečo takéto,

Komu; .

1. Vstupná mierka

vplyv.

Tu.

Výstupná funkcia sa bude rovnať informačnej úrovni vstupného vplyvu, ak teda kde.

1. Aplikácia princípu kompenzácie cez riadiace a poruchové kanály.

Výpočet kompenzačných zariadení je popísaný v časti „Výpočet kombinovaných riadiacich systémov“.

Výpočet dynamiky samohybných zbraní

Syntéza ACS pomocou LFC

V súčasnosti sa vyvinulo veľké množstvo metód na syntézu korekčných zariadení, ktoré sa delia na:

• metódy analytickej syntézy, ktoré využívajú analytické výrazy, ktoré spájajú indikátory kvality systému s parametrami korekčných zariadení;
• graficko-analytické.

Najpohodlnejšia klasická graficko-analytická syntéza univerzálna metóda logaritmické frekvenčné charakteristiky.

Podstata metódy je nasledovný. Najprv sa skonštruuje asymptotický LFC pôvodného systému, potom sa skonštruuje požadovaný LFC systému s otvorenou slučkou; LFC korekčného zariadenia musí zmeniť tvar LFC pôvodného systému tak, aby LFC korigovaného systému.

Najťažším a kritickým štádiom syntézy je konštrukcia požadovaného LFC. Pri konštrukcii sa predpokladá, že syntetizovaný systém má jedinú negatívnu spätnú väzbu a je to systém s minimálnou fázou. Kvantitatívny vzťah medzi kvalitatívnymi ukazovateľmi prechodovej funkcie systémov s minimálnou fázou s jedným OOS a LFC systému s otvorenou slučkou je stanovený na základe nomogramov od Chestnut-Mayer, V. V. Solodovnikov, A. V. Besekersky.

Požadovaný LFC je konvenčne rozdelený do troch častí: nízkofrekvenčná, stredná frekvencia a vysokofrekvenčná. Nízkofrekvenčná časť je určená statickou presnosťou systému presnosťou ACS v ustálenom stave. V statickom systéme je nízkofrekvenčná asymptota rovnobežná s frekvenčnou osou v astatických systémoch je sklon nízkofrekvenčnej asymptoty 20 *; dB/dec, kde  - poradie astatizmu ( = 1, 2, 3,...). Stredofrekvenčná časť je najdôležitejšia, pretože určuje hlavne dynamiku procesov v systéme. Hlavnými parametrami stredofrekvenčnej asymptoty sú jej strmosť a medzná frekvencia. Čím väčší je sklon stredofrekvenčnej asymptoty, tým ťažšie je zabezpečiť dobré dynamické vlastnosti systému. Preto je vhodný sklon 20 dB/dec a extrémne zriedkavo presahuje 40 dB/dec. Medzná frekvencia určuje výkon systému. Čím viac, tým vyšší výkon (tým menej). Vysokofrekvenčná časť požadovaného LFC má malý vplyv na dynamické vlastnosti systému. Vo všeobecnosti je lepšie mať čo najväčší sklon jeho asymptoty, čím sa znižuje potrebný výkon aktora a vplyv vysokofrekvenčného rušenia.

Požadovaný LFC je zostavený na základe systémových požiadaviek: požiadavky na statické vlastnosti sú špecifikované vo forme astatistického poriadku a koeficient prenosu systému s otvorenou slučkou; dynamické vlastnosti sú najčastejšie nastavené maximálnou povolenou hodnotou prekmitu a časom regulácie; niekedy je nastavené obmedzenie v podobe maximálneho povoleného zrýchlenia regulovanej veličiny pri počiatočnom nesúlade.

Metódy konštrukcie požadovaného LFC: konštrukcia podľa V.V Solodovnikova, s použitím štandardných LFC a nomogramov, konštrukcia podľa E.A. Sankovského G.G Sigalova, zjednodušená konštrukcia, konštrukcia podľa V.A. Fateeva a ďalšie metódy.

Výhody frekvenčných metód:

● Odrážanie frekvenčných charakteristík matematický model objekt, možno získať pomerne jednoducho experimentálne;

● Výpočty založené na frekvenčných charakteristikách sú zredukované na jednoduché a vizuálne graficko-analytické konštrukcie;

● Frekvenčné metódy spájajú jednoduchosť a prehľadnosť pri riešení problémov bez ohľadu na poradie systému, prítomnosť transcendentálnych alebo iracionálnych väzieb v prenosovej funkcii.

Syntéza požadovaného LFC

Teoretické a experimentálne štúdie preukázali, že LFC riadiaceho systému s otvorenou slučkou, stabilného v uzavretom stave, takmer vždy pretína frekvenčnú os s úsekom so sklonom 20 dB/dec. Priesečník frekvenčnej osi úsekom LFC so sklonom 40 dB/dec alebo 60 dB/dec je možný, ale málo používaný, pretože takýto systém je stabilný s veľmi nízkym koeficientom prenosu.

Najracionálnejšia forma LFC systému s otvorenou slučkou, stabilná v uzavretom stave, má sklony:

• nízkofrekvenčná asymptota 0, -20, -40 dB/dec (určená poradím astatizmu systému);
• asymptota spájajúca nízkofrekvenčné a stredofrekvenčné asymptoty môže mať sklon 20, -40, -60 dB/dec;
• stredofrekvenčná asymptota 20 dB/dec;
• asymptota spájajúca strednú frekvenciu s vysokofrekvenčnou časťou LFC má spravidla sklon -40 dB/dec;
• vysokofrekvenčná sekcia LFC je postavená paralelne s asymptotami vysokofrekvenčnej sekcie LFC pôvodného systému s otvorenou slučkou.

Pri konštrukcii požadovaných LFC vychádzame z nasledujúcich požiadaviek:

1. Upravený systém musí spĺňať špecifikované ukazovatele kvality ( prijateľná chyba v ustálenom stave požadovaná rezerva stability, rýchlosť, prekmit a ďalšie ukazovatele kvality prechodných procesov).
2. Tvar požadovaného LFC by sa mal čo najmenej líšiť od LFC nekorigovaného systému, aby sa zjednodušilo stabilizačné zariadenie.
3. Mali by ste sa snažiť zabezpečiť, aby pri vysokých frekvenciách LFC nekorigovaného systému neprekročilo viac ako 20-25 dB.
4. Nízkofrekvenčná časť požadovaného LFC sa musí zhodovať s LFC nekorigovaného systému, pretože koeficient prenosu dynamicky nekorigovaného systému s otvorenou slučkou sa volí s prihliadnutím na požadovanú presnosť v ustálenom stave.

Konštrukciu požadovaných LFC možno považovať za dokončenú, ak sú splnené všetky požiadavky na kvalitu systému. IN inak mali by ste sa vrátiť k výpočtu ustáleného prevádzkového stavu a zmeniť parametre prvkov hlavného obvodu (vybrať motor s iným výkonom alebo menej zotrvačným, použiť zosilňovač s nižšou časovou konštantou, povoliť prísnu negatívnu spätnú väzbu pokrývajúcu väčšina inerciálnych prvkov sústavy atď.).

Algoritmus na konštrukciu požadovaných LFC

1. Výber medznej frekvencie Lf(w).

Ak je špecifikovaný čas prekmitu a rozpadu prechodného procesu, potom sa použijú nomogramy V.V. Solodovnikova alebo A.V. ak je uvedený oscilačný index M, potom sa výpočet vykoná podľa metódy V.A.

Konštrukcia kvalitných nomogramov V.V Solodovnikova vychádzala z typickej reálnej frekvenčnej odozvy automatického riadiaceho systému s uzavretou slučkou (obr. 2). Pre statické systémy ( =0), pre astatické systémy ( =1, 2,…) .

Táto metóda predpokladá zachovanie pomeru.

Ako počiatočné boli brané dynamické ukazovatele kvality a, ktoré súvisia s parametrami reálnej frekvenčnej odozvy uzavretého ACS diagramom kvality V.V. Solodovnikov (obr. 3). Na základe danej krivky (obr. 3) sa určí zodpovedajúca hodnota. Potom sa pomocou krivky určí hodnota, ktorá sa rovná zadanej hodnote, získame kde je hodnota medznej frekvencie, pri ktorej čas riadenia nepresiahne zadanú hodnotu.

Na druhej strane je limitovaný prípustným zrýchlením riadenej súradnice. Odporúča sa v prípade počiatočného nesúladu.

Čas regulácie možno približne určiť pomocou empirického vzorca, kde koeficient čitateľa sa berie ako rovný 2 at, 3 at, 4 at.

Vždy je žiaduce navrhnúť systém s čo najvyšším výkonom.

Spravidla nepresahuje viac ako ½ dekády. Je to spôsobené komplikovanosťou korekčných zariadení, potrebou zavedenia diferenciačných väzieb do systému, čo znižuje spoľahlivosť a odolnosť voči šumu a tiež obmedzeniami maximálneho povoleného zrýchlenia riadenej súradnice.

Medznú frekvenciu možno zvýšiť iba jej zvýšením. V tomto prípade sa statická presnosť zvyšuje, ale podmienky stability sa zhoršujú.

Rozhodnutie o výbere musí mať dostatočné odôvodnenie.

1. Zostrojenie asymptoty so strednou frekvenciou.

1. Stredofrekvenčnú asymptotu spárujeme s nízkofrekvenčnou asymptotoutak, že vo frekvenčnom rozsahu, v ktorom je prebytok fázy. Nadbytočná fáza a nadbytočný modul sa určujú pomocou nomogramu (obr. 4). Konjugovaná asymptota má sklon 20, -40 alebo 60 dB/dec at =0 ( - poradie astatizmu systému); -40, -60 dB/dec at =1 a -60 dB/dec pri  =2.

Ak sa ukáže, že prebytok fázy je menší, potom by sa asymptota konjugátu mala posunúť doľava alebo by sa mala znížiť jej strmosť. Ak je fázový prebytok väčší ako je prípustný, potom sa konjugačná asymptota posunie doprava alebo sa zvýši jej sklon.

Počiatočná väzbová frekvencia je určená z výrazu.

1. Stredofrekvenčnú asymptotu spárujeme s vysokofrekvenčnou časťoutak, že vo frekvenčnom rozsahu, kde je prebytok fázy. Spojovacia frekvencia je určená pomerom.

Ak na spojovacej frekvencii<, то сопрягающую асимптоту смещают вправо или уменьшают ее наклон.

Ak >, potom sa konjugačná asymptota posunie doľava alebo sa zväčší jej sklon. Odporúčaný rozdiel by mal byť niekoľko stupňov. Pravá konjugovaná frekvencia konjugovanej asymptoty.

Typicky je sklon tejto asymptoty -40 dB/dec a prijateľný rozdiel je. Test sa vykonáva s frekvenciou, pri ktorej.

1. Vysokofrekvenčná časť je navrhnutá paralelne alebo s ňou kombinovaná.

Táto časť charakteristiky ovplyvňuje hladký chod systému.

Takže v prvej fáze konštrukcie sa z podmienok nájdu frekvencie, pri ktorých je stredofrekvenčná asymptota konjugovaná s konjugačnými asymptotami. V druhej fáze sú hodnoty konjugovaných frekvencií špecifikované s prihliadnutím na fázové prebytky. V tretej fáze sa všetky párovacie frekvencie upravia podľa stavu ich blízkosti k párovacej frekvencii pôvodného systému, t.j. ak sa tieto frekvencie navzájom výrazne nelíšia.

Syntéza sekvenčného typu korekčného obvodu

V diagrame na obr. 1 je možné získať parametre korekčného obvodu tu:

Prejdime k logaritmickým frekvenčným charakteristikám: ,

Pri vysokých frekvenciách by LFC regulátora „štandardne“ nemalo presiahnuť 20 dB podľa podmienok ochrany pred hlukom. Základný princíp štrukturálno-parametrickej optimalizácie automatických riadiacich systémov so spätnou väzbou: regulátor musí obsahovať dynamické prepojenie s prenosovou funkciou rovnou alebo blízkou inverznej prenosovej funkcii riadiaceho objektu.

Pozrime sa na príklad výpočtu sekvenčného korekčného obvodu.

Predpokladajme, že je potrebné upraviť statický systém. Predpokladajme, že sme ich postavili aj my. Domnievame sa, že systém má minimálne fázové väzby, preto nevybudujeme fázovo-frekvenčnú charakteristiku (obr. 2).

Teraz je ľahké reprodukovať parametre korekčného obvodu. Najčastejšie používané korekčné zariadenia sú aktívne a pasívne. R.C. - reťaze. Na základe fyzikálnych konceptov zostavujeme obvod znázornený na obr. 3.

Tlmenie signálu pomocou deliča R 1- R 2 pri vysokých frekvenciách zodpovedá útlmu signálu * o.

kde,

Pri vysokých frekvenciách nedochádza k pozitívnemu faktoru skreslenia. Pomocou korekčného obvodu vieme posunúť medznú frekvenciu doľava a zabezpečiť tak požadovanú stabilitu a kvalitu chodu systému.

Výhody sekvenčného CG:

1. Jednoduchosť korekčného zariadenia (v mnohých prípadoch realizovaného vo forme jednoduchého pasívneho RC obvody);
2. Jednoduché zapnutie.

nedostatky:

1. Účinok sekvenčnej korekcie sa počas prevádzky pri zmene parametrov (koeficienty zosilnenia, časové konštanty) znižuje, preto sa pri sekvenčnej korekcii kladú zvýšené nároky na stabilitu parametrov prvkov, ktorá sa dosahuje použitím drahších prvkov;
2. Postupovanie diferenciačnej fázy R.C. -obvody (algoritmy v mikrokontroléroch) sú citlivé na vysokofrekvenčné rušenie;
3. Sekvenčná integrácia R.C. -obvody obsahujú objemnejšie kondenzátory (vyžaduje sa implementácia veľkých časových konštánt) ako obvody v spätnoväzbovom obvode.

Zvyčajne sa používa v systémoch s nízkou spotrebou energie. To je vysvetlené na jednej strane jednoduchosťou sekvenčných korekčných zariadení a na druhej strane nevhodnosťou použitia v týchto systémoch objemných paralelných korekčných zariadení úmerných veľkosti akčného člena, ako je tachogenerátor.

Treba mať na pamäti, že kvôli saturácii zosilňovačov nie je vždy vhodné vytvárať požadovaný LFC v nízko a strednom frekvenčnom rozsahu postupným začleňovaním integračných a integračných obvodov alebo niektorých iných prvkov s podobnými charakteristikami do systému. Preto sa spätná väzba často používa na tvarovanie v nízkom a strednom frekvenčnom rozsahu.

Syntéza nadväzujúcich korekčných obvodov

Pri výbere miesta na pripojenie korekčného obvodu by ste sa mali riadiť nasledujúcimi pravidlami:

1. Mali by byť pokryté tie prepojenia, ktoré výrazne negatívne ovplyvňujú typ požadovaného LFC.
2. Sklon LFC väzieb nepokrytých spätnou väzbou je zvolený tak, aby bol blízky sklonu v strednom frekvenčnom rozsahu. Splnenie tejto podmienky umožňuje mať jednoduchý korekčný obvod.
3. Opravná spätná väzba by mala pokrývať čo najviac odkazov s nelineárnymi charakteristikami. V limite je potrebné usilovať sa o to, aby medzi väzbami nepokrytými spätnou väzbou neboli prvky s nelineárnymi charakteristikami. Toto zahrnutie spätnej väzby môže výrazne znížiť vplyv nelinearity charakteristík prvkov pokrytých spätnou väzbou na fungovanie systému.
4. Spätná väzba by sa mala týkať článkov s veľkým prevodovým pomerom. Iba v tomto prípade bude spätná väzba účinná.
5. Signál na vstup spätnej väzby je potrebné odoberať z prvku s dostatočným výkonom, aby ho zapnutie spätnej väzby nezaťažovalo. Signál zo spätnoväzbového výstupu by mal byť spravidla privedený na vstup prvkov systému, ktoré majú vysoký vstupný odpor.
6. Pri výbere miesta zapínania spätnej väzby vo vnútri slučky s korekčnou spätnou väzbou je žiaduce, aby strmosť LFC vo frekvenčnom rozsahu bola 0 alebo 20 dB/dec. Splnenie tejto podmienky umožňuje mať jednoduchý korekčný obvod.

Často pokrývajú zosilňovaciu dráhu systému alebo pokrývajú výkonovú časť systému. Opravná spätná väzba sa zvyčajne používa vo výkonných systémoch.

Výhody CEP:

1. Závislosť ukazovateľov kvality systému od zmien parametrov prvkov nemennej časti systému je znížená, pretože vo významnom frekvenčnom rozsahu je prenosová funkcia časti systému pokrytej spätnou väzbou určená prevrátenou hodnotou prenosová funkcia korekčného zariadenia back-to-back. Preto sú požiadavky na prvky pôvodného systému menej prísne ako na sekvenčnú korekciu.
2. Nelineárne charakteristiky prvkov pokrytých spätnou väzbou sú linearizované, pretože prenosové vlastnosti pokrytej časti systému sú určené parametrami slučky v obvode spätnej väzby.
3. Napájanie korekčných zariadení back-to-back, aj keď vyžaduje vysoký výkon, nespôsobuje ťažkosti, pretože spätná väzba zvyčajne začína od koncových spojení systému s výkonným výstupom.
4. Korekčné zariadenia back-to-back pracujú s nižšou úrovňou rušenia ako sériové, pretože signál, ktorý do nich vstupuje, prechádza celým systémom, čo je dolnopriepustný filter. V dôsledku toho sa účinnosť korekčných zariadení typu back-to-back, keď sa na chybový signál aplikuje rušenie, znižuje menej ako účinnosť sériových korekčných zariadení.
5. Na rozdiel od sekvenčného korekčného zariadenia spätná väzba umožňuje realizovať najväčšiu časovú konštantu požadovaného LFC s relatívne malými hodnotami vlastných časových konštánt.

nedostatky:

1. CP nad sebou často obsahujú drahé alebo objemné prvky (napríklad tachogenerátory, diferenciačné transformátory).
2. Sčítanie spätnoväzbového signálu a chybového signálu by malo byť implementované tak, aby spätná väzba neposunula vstup zosilňovača.
3. Slučka vytvorená korekčnou spätnou väzbou môže byť nestabilná. Zníženie hraníc stability vo vnútorných obvodoch zhoršuje spoľahlivosť systému ako celku.

Metódy stanovenia:

1. analytické;
2. Graficko-analytické;
3. Modelovo-experimentálne.

Po výpočte antiparalelného korekčného obvodu by sa mala skontrolovať stabilita vnútorného obvodu. Ak je hlavná spätná väzba otvorená a vnútorný obvod je nestabilný, prvky systému môžu zlyhať. Ak je vnútorný obvod nestabilný, jeho stabilita je zabezpečená sériovým korekčným obvodom.

Približná metóda na zostavenie LFC korekčnej negatívnej spätnej väzby

Nechajte blokovú schému projektovaného

Systém je zredukovaný do zobrazenej podoby

Na obr.

opravná spätná väzba;

prenos

funkcia open-loop source (neopravená)

systémov.

Pre takýto štrukturálny diagram je prenosová funkcia upraveného systému s otvorenou slučkou.

Vo frekvenčnom rozsahu, kderovnica bude napísaná takto

Tie.

Podmienka výberu; (1)

- výberová rovnica (v rozsahu nízkych a vysokých frekvencií) (2)

Vo frekvenčnom rozsahu, kde

Podmienka výberu; (3)

dostaneme,

t.j.

kde - výberová rovnica(v strednom frekvenčnom rozsahu). (4)

Potom je algoritmus konštrukcie nasledujúci:

1. staviame.
2. staviame.
3. Zostrojíme a určíme frekvenčný rozsah, kde je táto charakteristika väčšia ako nula (podmienka výberu (3)).
4. Na základe konkrétnej technickej realizácie systému sa určí, t.j. miesta vstupu a výstupu korekčnej spätnej väzby.
5. staviame.
6. Vo vybranom frekvenčnom rozsahu skonštruujeme logaritmickú frekvenčnú odozvu korekčného spoja odpočítaním od výberovej rovnice (4).
7. V nízkofrekvenčnej oblasti, kde (podmienka výberu (1)) volíme tak, aby bola splnená výberová rovnica (2): .
8. Vo vysokofrekvenčnej oblasti sa nerovnosť (2) zvyčajne uspokojí s asymptotným sklonom 0 dB/dec.
9. Sklon a dĺžka konjugačných asymptot sa volí na základe jednoduchosti implementácie obvodu korekčného zariadenia.
10. Určujeme a navrhujeme podľa LFC schematický diagram nápravná jednotka.

Príklad. Nechať a byť daný. Odkazy, na ktoré sa vzťahuje spätná väzba, sú určené. Treba postaviť. Konštrukcia je vyhotovená na obr.2. Počiatočný systém je minimálna fáza. Po konštrukcii je potrebné skontrolovať stabilitu vypočítaného obrysu.

Presná metóda na zostavenie LFC korekčného spätnoväzbového prepojenia

Ak je potrebné prísne dodržiavať špecifikované ukazovatele kvality, potom je potrebné vypočítať presné hodnoty frekvenčných charakteristík korekčného obvodu.

Počiatočná bloková schéma nekorigovaných samohybných zbraní

Konvertovaný blokový diagram

Upravený blokový diagram ekvivalentu ACS

Uveďme nasledujúcu notáciu: , (1)

Potom.

To vám umožňuje používať uzatváracie nomogramy a nájsť i.

Predpokladajme, že sú známe. Uzáverový nomogram používame v opačnom poradí:

, => , .

Potom z výrazu

LFC antiparalelného korekčného obvodu:

Pre výber parametrov korekčného obvodu je potrebné reprezentovať LFC v asymptotickej forme.

Konštrukcia LFC priameho paralelného korekčného spojenia

Blokovú schému navrhnutého systému transformujme do podoby obr.

V tomto prípade je vhodné zvážiť prenosovú funkciu.

Frekvenčné charakteristiky a sú určené podobne ako frekvenčné charakteristiky sériového korekčného obvodu.

Vo frekvenčnom rozsahu, kde, charakteristiky

tie. korekčný obvod neovplyvňuje činnosť systému, ale vo frekvenčnom rozsahu, kde sú charakteristiky

a správanie systému je určené parametrami priameho paralelného obvodu.

Vo frekvenčnom rozsahu, kde je pri určovaní LFC vhodné uvádzať paralelne zapojené spoje v tvare, kde, .

Zostavíme LFC sekvenčného korekčného zariadenia ako predtým. Pomocou uzatváracieho nomogramu nájdeme a a nakoniec .

Návrh korekčného zariadenia

Kritériá kvality UK:

1. Spoľahlivosť;
2. Nízke náklady;
3. Jednoduchosť implementácie okruhu;
4. udržateľnosť;
5. Imunita proti hluku;
6. Nízka spotreba energie;
7. Jednoduchosť výroby a prevádzky.

Obmedzenia:

1. Do jednej korekčnej sekcie sa neodporúča inštalovať kondenzátory alebo odpory, ktorých hodnoty sa líšia o dva až tri rády.
2. LFC korekčných spojov môže mať frekvenčné rozšírenie nie viac ako 2-3 desaťročia a amplitúdový útlm nie viac ako 20-30 dB.
3. Koeficient prenosu pasívnej dvojportovej siete by nemal byť navrhnutý menší ako 0,05-0,1.
4. Hodnoty rezistorov v aktívnych korekčných odkazoch:

a) v obvode spätnej väzby nie viac ako 1-1,5 MOhm a nie menej ako desiatky kOhm;

b) v priamom kanálovom obvode od desiatok kOhm do 1 MOhm.

1. Hodnoty kondenzátorov: jednotky mikrofaradov stovky pcFaradov.

Typy opravných odkazov

1. Pasívne štvorpóly ( R - L - C reťazce).

Ak, potom vplyv zaťaženia na informačné procesy možno zanedbať. .

Výstupný signál v týchto obvodoch je slabší (alebo má rovnakú úroveň) ako vstupný.

Príklad. Pasívny integro-diferenciačný článok.

Kde.

Prevaha diferenciačného účinku je zabezpečená, ak veľkosť útlmu k<0.5 или иначе.

Keďže odpor je najväčší, je vhodné začať s výpočtom prvkov korekčného obvodu s danou podmienkou.

Označme odkiaľ;

definujme medziparameter =>

teda k = D.

Vstupná impedancia spoja je DC,

na striedavý prúd

Pri vyrovnávaní odporu je dostatočnou podmienkou pre jednosmerný prúd splnenie vzťahu,

na striedavý prúd.

1. Aktívne štvorpóly.

Ak zisk zosilňovača >>1.

Príklad . Aktívny skutočný rozlišovací článok prvého rádu.

Navyše, .

sa vyberie počas nastavovania (nastavenie zosilňovača na nulu).

na striedavý prúd a na jednosmerný prúd je vstupný odpor rovnaký.

Výstupný odpor operačných zosilňovačov je v desiatkach ohmov a je určený hlavne hodnotami odporov v kolektorových obvodoch výstupných tranzistorov.

Obvod neposkytuje predstih v celom frekvenčnom rozsahu, ale iba v určitom pásme blízko medznej frekvencie systému, zvyčajne umiestneného v nízkom a strednom frekvenčnom rozsahu pôvodného ACS. Ideálne prepojenie silne zdôrazňuje vysoké frekvencie, v oblasti ktorých sa nachádza spektrum rušenia superponované na užitočný signál, pričom reálny obvod ich prenáša bez výrazného zosilnenia.

1. Diferenciačný transformátor.

Odpor obvodu primárneho vinutia transformátora.

transformačný pomer transformátora.

Prenosová funkcia stabilizačného transformátora pri

vyzerá ako

Kde, indukčnosť transformátora v režime nečinnosti; .

1. Pasívne štvorpólové striedavé obvody.

V obvodoch striedavého prúdu je možné použiť obvody korekcie jednosmerného prúdu.

Schéma zapojenia na pripojenie korekčných obvodov je nasledovná:

Koordinácia elementárnych korekčných väzieb

Vyrobené:

1. Pre záťaže aktívnych spojov (zaťažovacie prúdy zosilňovačov by nemali prekročiť maximálne prípustné hodnoty);
2. Podľa odporu, výstupný vstup (pri jednosmernom prúde a hornej frekvencii prevádzkového rozsahu systému).

Hodnoty zaťaženia operačných zosilňovačov sú uvedené v technických podmienkach ich použitia a sú zvyčajne vyššie ako 1 kOhm.

Poznámka. Podpísať<< означает меньше как минимум в 10 раз.

Požiadavky na operačné zosilňovače:

1. Napäťový zisk.
2. Malý posun nuly.
3. Vysoká vstupná impedancia (100 kOhm 3 MOhm).
4. Nízky výstupný odpor (desiatky ohmov).
5. Frekvenčný rozsah prevádzky (šírka pásma).
6. Napájacie napätie +5V, ale nie menej ako 10V.
7. Dizajn (počet zosilňovačov v jednom kryte).

Typické regulátory

Typy regulátorov:

1. P-regulátor (grécky. statos stojace; statický regulátor tvorí proporcionálny regulačný zákon);

So zvyšujúcou sa k p Chyba ustáleného stavu sa zmenšuje, ale zvyšuje sa hlučnosť merania, čo vedie k zvýšeniu aktivity akčných členov (fungujú trhavo), opotrebováva sa mechanická časť a výrazne sa znižuje životnosť zariadenia.

nedostatky:

● nevyhnutná odchýlka regulovanej veličiny od špecifikovanej hodnoty, ak je objekt statický;

● pomalá odozva regulátora na poruchy na začiatku procesu prechodu.

1. I-regulátor (integrálny);
2. PD regulátor (proporcionálne odvodený);
3. PI regulátor (proporcionálno-integrálny);
4. PID regulátor (proporcionálne-integrálne-derivátny);

1. Regulátor relé.

V spätnej väzbe sa používa regulátor typu D, ale DI regulátor sa nepoužíva.

Tieto regulátory v mnohých prípadoch môžu poskytnúťprijateľné riadenie, jednoduché nastavenie a lacné v hromadnej výrobe.

PD regulátor

Bloková schéma:

vynútenie odkazu.

reálna prenosová funkcia PD regulátora.

regulačného zákona.

(1) bez regulátora;

(2) P-regulátor;

(3) PD regulátor.

Výhody PD regulátora:

1. Zvyšuje sa miera stability;
2. Kvalita sa výrazne zlepšuje

regulácia (klesá oscilácia

A čas prechodu

proces).

Nevýhody PD regulátora:

1. Nízka presnosť ovládania (statická prevádzka

pôvodný systém sa nemení kedy kp = 1);

1. Rušenie pri vysokých frekvenciách sa zvyšuje a

prevádzka systému je narušená v dôsledku saturácie

zosilňovače;

1. V praxi ťažko realizovateľné.

Implementácia PD regulátora

Vstupné a spätnoväzbové signály sú jednoducho sčítané.

Ak zmeníte znamienka vplyvu vstupu a spätnej väzby, potom by mal byť k výstupu regulátora pripojený menič.

Zenerove diódy v spätnej väzbe operačného zosilňovača sú navrhnuté tak, aby obmedzili úroveň výstupného signálu na špecifikovanú hodnotu.

Vo vstupných obvodoch a sú zapnuté podľa potreby. Odporúča sa to. Ak je to vylúčené, zosilňovač môže prejsť do režimu saturácie v dôsledku rušenia. Voliteľné (hodnota do 20 kOhm).

Prenos funkcie regulátora cez riadiaci kanál:

PI regulátor

(Grécky isos hladký, dromos beh; izodromický regulátor)

Pri nízkych frekvenciách prevláda integračný efekt (nedochádza k žiadnej statickej chybe) a pri vysokých frekvenciách efekt od (kvalita prechodového procesu je lepšia ako pri I-zákone regulácie).

regulačného zákona.

1. nedostatok regulátora;
2. P-regulátor;
3. PI regulátor.

Výhody:

1. jednoduchosť implementácie;
2. Výrazne zlepšuje presnosť ovládania v statických podmienkach:

Chyba v ustálenom stave s konštantnou vstupnou akciou je nula;

Táto chyba nie je citlivá na zmeny parametrov objektu.

Nedostatky : astatizmus systému sa zvyšuje o jednu a v dôsledku toho sa rezervy stability znižujú, oscilácia procesu prechodu sa zvyšuje a zvyšuje.

Implementácia PI regulátora

PID regulátor

Pri nízkych frekvenciách prevláda integračný efekt a pri vysokých frekvenciách prevláda diferenciačný efekt.

regulačného zákona.

Pri inštalácii PID regulátora sa statický systém stáva astatickým (statická chyba je nula), ale v dynamike sa astatizmus vplyvom diferenciačnej zložky odstraňuje, t.j. zlepšuje sa kvalita prechodného procesu.

Výhody:

1. Vysoká statická presnosť;
2. Vysoký výkon;
3. Veľká rezerva stability.

nedostatky:

1. Aplikovateľné na opísané systémy

diferenciálne rovnice nízkych

poriadku, keď má predmet jeden alebo dva póly

alebo sa dá aproximovať pomocou druhého modelu

poriadku.

1. Požiadavky na kvalitu manažmentu sú priemerné.

Implementácia PID regulátora

kde, a.

Určujeme podľa LFC operačného zosilňovača. Potom má prenosová funkcia skutočného regulátora tvar:

Systémy najčastejšie využívajú PID regulátor.

1. Pre objekty s oneskorením, ktorých inerciálna časť je blízko spojnice prvého rádu, je vhodné použiť PI regulátor;
2. Pre objekty s oneskorením, ktorých inerciálna časť je v poriadku, je najlepším regulátorom PID regulátor;
3. PID regulátory sú účinné z hľadiska zníženia chyby v ustálenom stave a zlepšenia výkonu prechodná odozva, keď má riadiaci objekt jeden alebo dva póly (alebo sa dá aproximovať modelom druhého rádu);
4. Keď je riadiaci proces vysoko dynamický, ako napríklad v systéme riadenia prietoku alebo tlaku, nepoužíva sa diferenciačný komponent, aby sa predišlo javu samobudenia.

Výpočet kombinovaných riadiacich systémov

Kombinovanétaké riadenie v automatickom systéme, keď sa spolu s uzavretou regulačnou slučkou pre odchýlku používa externé kompenzačné zariadenie pre referenčné alebo rušivé vplyvy.

Princíp invariantnostiprincíp kompenzácie dynamických a statických chýb bez ohľadu na formu vstupnej akcie cez riadiaci kanál alebo kompenzáciu rušivého vplyvu.

invariantný vzhľadom na

rušivý vplyv, ak po dokončení procesu prechodu,

určené počiatočnými podmienkami, riadená veličina a systémová chyba nie sú

závisieť od tohto vplyvu.

Automatický riadiaci systém jeinvariantný vzhľadom na

vplyv nastavenia, ak sa po ukončení procesu prechodu určí

počiatočných podmienok, systémová chyba nezávisí od tohto vplyvu.

1. Výpočet kompenzačných zariadení pozdĺž kanála rušenia

Nechajte blokovú schému pôvodného systému transformovať do zobrazenej podoby

na obr.

Prenesme miesto pôsobenia poruchy na vstup systému (obr. 2).

Napíšeme rovnicu pre výstupnú súradnicu: .

Vplyv poruchy na výstupnú funkciu f bude chýbať, ak bude splnená podmienkaabsolútna nemennosťsystémy na rušivý vplyv:

Podmienka pre úplnú kompenzáciu rušenia.

Externé ovládače sa používajú na získanie invariantnosti cez kanál rušenia s presnosťou , keďže poradie menovateľa je zvyčajne vyššie ako poradie čitateľa.

Príklad . Nechajte objekt a ovládač správať sa ako aperiodické spojenia. Najväčšia časová konštanta zvyčajne patrí objektu.

Potom

Grafy na obr. 3.

Kompenzačný obvod musí mať diferenciačné vlastnosti a aktívne diferenciačné vlastnosti pri vysokých frekvenciách (pretože charakteristika je čiastočne umiestnená nad osou frekvencie).

Dosiahnutie absolútnej invariantnosti je nemožné, ale kompenzačný efekt môže byť významný aj pri jednoduchom kompenzačnom obvode, ktorý zabezpečuje realizáciu v obmedzenom frekvenčnom rozsahu (na obr. 3).

Meranie porúch je technicky náročné a nie vždy možné, preto sa pri navrhovaní systémov často používajú nepriame metódy merania porúch.

2. Výpočet systémov s kompenzáciou chýb cez riadiaci kanál

Pre tento systém, ktorého bloková schéma je znázornená na obr. 4 platia tieto vzťahy:

prenosová funkcia chybou.

Podmienku úplnej kompenzácie chyby dosiahneme, ak zvolíme kompenzačný obvod s nasledujúcimi parametrami:

(1) podmienka absolútnej nemennosti systému voči chybe pozdĺž riadiaceho kanála.

Servosystémy sú implementované ako astatické. Zoberme si príklad pre takéto systémy (obr. 5).

Pri vysokých frekvenciách vedie diferenciácia druhého rádu v kompenzačnom obvode k saturácii zosilňovačov pri vysokých hladinách hluku. Preto sa vykonáva približná implementácia, ktorá poskytuje hmatateľný regulačný účinok.

Astatické systémy sa vyznačujú koeficientom prenosu kvalitatívnych faktorov k určený pri = 1 a  = k.

Ak k =10, potom je chyba 10 %, pretože

Systém nízkej kvality (obr. 6).

Predstavme si kompenzačný obvod s prenosovou funkciou

Ako takýto obvod môže slúžiť tachogenerátor, ak

Vstup je mechanický. Implementácia low-Q systému

Jednoduché.

Získame z podmienky (1).

Potom, keď máme systém s astatizmom 1. rádu, dostaneme systém s

astatizmus druhého rádu (obr. 7).

Vždy Y zaostáva za riadiacim signálom; Zadaním znížime chybu. Kompenzačný obvod neovplyvňuje stabilitu.

Kompenzačný článok musí mať spravidla rozlišovacie vlastnosti a musí byť realizovaný pomocou aktívnych prvkov. Presné splnenie podmienky absolútnej invariantnosti je nemožné pre technickú nevhodnosť získania derivácie vyššej ako druhého rádu (do regulačnej slučky je vnášaná vysoká úroveň rušenia, zvyšuje sa zložitosť kompenzačného zariadenia) a zotrvačnosť reálneho technické zariadenia. Počet aperiodických článkov v kompenzačnom zariadení je navrhnutý tak, aby sa rovnal počtu elementárnych vynucovacích článkov. Časové konštanty aperiodických spojov sú vypočítané na základe prevádzkových podmienok spojov vo významnom frekvenčnom rozsahu, t.j.

Princíp konštrukcie viacokruhového automatického riadiaceho systému s kaskádovým zapojením regulátorov je tzvprincíp podriadenej regulácie.

Syntéza ACS podriadeného riadenia s dvoma alebo viacerými obvodmi sa vykonáva sekvenčnou optimalizáciou obvodov, počnúc vnútorným.

∆θ ,

krupobitie

∆L,

dB

W a (p)

W A1 (p)

1/T str

1/T 0

Metóda LFC je jednou z najbežnejších metód syntézy automatického riadenia, pretože konštrukcia LFC sa spravidla môže vykonávať prakticky bez výpočtová práca. Je obzvlášť vhodné použiť asymptotické „ideálne“ LFC.

Proces syntézy zvyčajne zahŕňa nasledujúce operácie;

1. Konštrukcia LFC nemennej časti systému.

Nemenná časť riadiaceho systému obsahuje riadiaci objekt a akčný člen, ako aj hlavný spätnoväzbový prvok a porovnávací prvok LFC nemennej časti je zostavený podľa prenosovej funkcie nemennej časti systému s otvorenou slučkou.

2. Výstavba požadovanej časti LFC.

Harmonogram požadovaného LFC je vytvorený na základe požiadaviek, ktoré sa vzťahujú na navrhnutý riadiaci systém. Požadovaný LFC možno podmienečne rozdeliť na tri časti: nízkofrekvenčné, stredofrekvenčné a vysokofrekvenčné.

2.1 Nízkofrekvenčná časť určuje statickú presnosť systému, presnosť v ustálených stavoch. V statickom systéme je nízkofrekvenčná asymptota rovnobežná s osou x. V astatickom systéme je sklon tejto asymptoty –20 mdB/dec, kde je rád astatizmu (= 1,2). Ordináta nízkofrekvenčnej časti Lz je určená hodnotou koeficientu prenosu K systému s otvorenou slučkou. Čím širšia je nízkofrekvenčná časť Lz, tým viac vysokých frekvencií systém reprodukuje bez útlmu v uzavretej slučke.

2.2 Stredofrekvenčná časť je najdôležitejšia, pretože určuje stabilitu, rezervu stability a následne kvalitu prechodových procesov, zvyčajne hodnotených indikátormi kvality prechodovej odozvy. Hlavnými parametrami stredofrekvenčnej asymptoty sú jej strmosť a medzná frekvencia cp (frekvencia, pri ktorej Lz pretína os x). Čím väčší je sklon stredofrekvenčnej asymptoty, tým ťažšie je zabezpečiť dobré dynamické vlastnosti systému. Preto je najvhodnejšia strmosť -20 dB/dec a extrémne zriedkavo prekročí -40 dB/dec. Medzná frekvencia cf určuje výkon systému a hodnotu prekmitu. Čím väčšie cp, tým vyššia rýchlosť, čím kratší je regulačný čas Tpp prechodovej odozvy, tým väčší je prekmit.

2.3 Vysokofrekvenčná časť LFC má malý vplyv na dynamické vlastnosti systému. Je lepšie mať sklon jej asymptoty čo najväčší, čím sa znižuje potrebný výkon výkonného orgánu a vplyv vysokofrekvenčného rušenia. Niekedy sa pri výpočte neberie do úvahy vysokofrekvenčný LFC.

kde je koeficient závislý od veľkosti prekročenia,

Musí sa vybrať podľa plánu znázorneného na obrázku 1.

Obrázok 18 - Graf na určenie prípustného prekročenia koeficientu.

Ordináta nízkofrekvenčnej asymptoty sa určí podľa koeficientu

zosilnenie a strmosť vysokofrekvenčnej asymptoty prechodného CAP s otvoreným okruhom.

3. Stanovenie parametrov korekčného zariadenia.

3.1 Graf LFC korekčného zariadenia sa získa odčítaním hodnôt nemenného grafu od hodnoty grafu požadovaného LFC, po čom sa z LFC korekčného zariadenia určí jeho prenosová funkcia.

3.2 Na základe prenosovej funkcie ovládača vyberte elektrická schéma na implementáciu korekčného zariadenia a vypočítajú sa hodnoty jeho parametrov. Obvod regulátora môže byť založený na pasívnych alebo aktívnych prvkoch.

3.3 Prenosová funkcia korekčného zariadenia, získaná v odseku 3.1, je zahrnutá do zovšeobecneného blokového diagramu ACS Pomocou zovšeobecneného blokového diagramu korigovaného ACS sa pomocou počítača zostrojia grafy prechodných procesov, ktoré. by nemali byť horšie ako dané.

Príklad:

6. Syntéza automatického riadiaceho systému metódou logaritmických frekvenčných charakteristík.

Syntéza lineárnych samohybných zbraní

Základné pojmy syntézy riadiaceho systému

Všetky matematické problémy riešené v teórii automatického riadenia možno spojiť do dvoch veľkých tried - problémy analýzy a problémy syntézy automatických systémov.

Pri analytických úlohách je štruktúra systému úplne známa, sú špecifikované všetky (spravidla) parametre systému a je potrebné odhadnúť niektoré jeho štatistické alebo dynamické vlastnosti. Úlohy analýzy zahŕňajú výpočet presnosti v podmienkach ustáleného stavu, určenie stability a hodnotenie kvality systému.

Úlohy syntézy možno považovať za opak analytických problémov: vyžadujú určenie štruktúry a parametrov systému podľa daných ukazovateľov kvality. Najjednoduchšie úlohy syntézy sú napríklad problém určenia koeficientu prenosu otvorenej slučky na základe danej chyby alebo podmienky minima integrálneho odhadu.

Syntéza lineárnych automatických riadiacich systémov znamená výber takého konštrukčného diagramu, jeho parametrov a charakteristík, ktoré na jednej strane spĺňajú stanovené ukazovatele kvality a jednoduchosti technickej realizácie a spoľahlivosti na strane druhej.

Vlastnosti syntézy

Súčasťou ACS je riadiaci objekt a korekčné zariadenia (sú to zariadenia, ktorých štruktúra a parametre sa menia v súlade s úlohou syntézy).

Stanovenie indikátorov kvality je definované ako horná hranica akceptovateľných indikátorov kvality, t.j. špecifikované ukazovatele kvality určujú oblasť rozhodovania. Preto sa počas syntézy volí optimalizačné kritérium, ktoré umožňuje určiť jednoznačný výber štruktúry a parametrov ACS.

V prípade moderných samohybných zbraní postup syntézy určuje približné charakteristiky samohybných zbraní, takže konečný výsledok sa získa ako výsledok analýzy (ladenia, modelovania) syntetizovaných samohybných zbraní.

Etapy syntézy ACS

Kontrolný objekt sa analyzuje, určia sa statické a dynamické charakteristiky objektu.

Na základe špecifikovaných ukazovateľov kvality ACS je určené optimalizačné kritérium.

Zostaví sa konštrukčný diagram ACS a vyberú sa technické prostriedky na jeho realizáciu.

Syntéza optimálnych dynamických charakteristík.

Aproximácia optimálneho dynamického režimu, t.j. výber dynamických charakteristík (požadovaných), ktoré spĺňajú stanovené ukazovatele kvality a jednoduchosť technickej realizácie nápravných zariadení.

Stanovenie dynamických charakteristík korekčných zariadení, ktoré poskytujú požadované dynamické charakteristiky celého systému.

Výber schémy a spôsobu technickej realizácie korekčných zariadení podľa danej dynamickej charakteristiky korekčného zariadenia.

Analýza syntetizovaných samohybných zbraní.

Syntéza systémov metódou LFC

Existujú dva spôsoby aktivácie korekčných zariadení:

Dôsledne k riadiacemu objektu.

Tu W 0 (p) je prenosová funkcia objektu, a W jadro (p)– prenosová funkcia korekčného zariadenia.

Dôstojnosť sekvenčný spínací obvod je jednoduchosť technickej realizácie.

nedostatky: vysoká citlivosť tohto obvodu na rušenie; silná závislosť od zmien parametrov objektu.

Paralelne s niektorou časťou objektu.

D

nedostatky: Korekčné zariadenie tohto obvodu je na rozdiel od obvodu (1) realizované drahými obvodmi.

Ako dynamická charakteristika, ktorou sa syntetizuje ACS, sa vyberie LFC systému s otvorenou slučkou objektu, pretože je celkom jednoduché určiť parametre objektu.

Požadovaný LAC

Pri konštrukcii požadovaného LFC sa rozlišujú tri frekvenčné rozsahy:

Nízke frekvencie ( s).

Tento frekvenčný rozsah odráža statické charakteristiky. ( s Stredný rozsah

). ( s Určuje dynamické charakteristiky objektu pod vplyvom stupňovitého vstupu.

Rozsah výšok

).

Tento frekvenčný rozsah neovplyvňuje statiku, ale určuje dynamické charakteristiky objektu pod rýchlo sa meniacim vstupným vplyvom.

Modálny regulátor.

Ide o metódu koreňovej syntézy, konkrétne podľa požadovaného umiestnenia koreňov charakteristickej rovnice v komplexnej rovine sa zostrojí modálny regulátor, ktorý predstavuje záporné koeficienty spätnej väzby pre každú dynamickú premennú.

Popis objektu je uvedený:
Nastavíme typ požadovaného polynómu D zhel (p) - v súlade s danými (požadovanými) ukazovateľmi kvality.

Predstavme spätnú väzbu ako:

Kde

- charakteristická rovnica sústavy s regulátorom.

Príklad: Daná sústava rovníc

n 1 U x 1 x 2 x 3

D Musíme zvážiť maticu ovládateľnosti: Systém je ovládateľný, pretože poradie sa rovná poradiu systému 0 ) 3 Vyberieme požadovaný polynóm rovnakého stupňa ako systém: 3 žltá 2 (p) = (p+w 0 =p 0+ (p) = (p+w 0 3

+3p w

+3pw
- hodnotenie kvality, kde

K - prechodný čas Pri výbere dostaneme: oc1 = 2; K =5;

oc2

= -1; K

oc3

Ovládateľnosť a pozorovateľnosť.

Systém sa nazýva regulovateľný, ak je možné zmenou ktoréhokoľvek zo vstupných signálov dosiahnuť požadovanú hodnotu na výstupe systému v konečnom čase.

bez neho bude systém nekontrolovateľný a s ním -

kontrolované.
.

Kritérium ovládateľnosti.

Aby bol systém ovládateľný, je potrebné a postačujúce, aby sa hodnosť matice ovládateľnosti rovnala n (poradie objektu).

Vo všeobecnosti je matica ovládateľnosti obdĺžniková. Ak má systém jeden vstup, matica má rozmer

Pozorovateľnosť.

Systém sa nazýva pozorovateľný, ak stavové premenné X možno rekonštruovať z výstupných signálov Y.

Pozorovateľnosť na rozdiel od merateľnosti zahŕňa nielen meranie stavových premenných X, ale aj výpočet nemerateľných premenných X z nameraných.

Metóda logaritmických frekvenčných charakteristík sa používa na určenie frekvenčných prenosových funkcií korekčných zariadení, ktoré približujú dynamický výkon k požadovanému. Táto metóda sa najúčinnejšie používa na syntézu systémov s lineárnymi alebo digitálnymi korekčnými zariadeniami, pretože v takýchto systémoch frekvenčné charakteristiky spojov nezávisia od amplitúdy vstupných signálov. Syntéza ACS pomocou metódy logaritmických frekvenčných charakteristík zahŕňa nasledujúce operácie:

V prvej fáze je pomocou známej prenosovej funkcie nemennej časti ACS skonštruovaná jej logaritmická frekvenčná odozva. Vo väčšine prípadov stačí použiť asymptotické frekvenčné charakteristiky.

V druhej fáze je skonštruovaná požadovaná logaritmická frekvenčná odozva ACS, ktorá by spĺňala požiadavky. Typ požadovaného LFC sa určuje na základe účelu systému, času procesu prechodu, prekročenia a chybovosti. V tomto prípade sa často používajú typické frekvenčné charakteristiky pre systémy s rôznymi rádmi astatizmu. Pri konštrukcii požadovaného LFC si musíte byť istí, že typ amplitúdovej odozvy úplne určuje povahu prechodných procesov a nie je potrebné brať do úvahy fázovú frekvenčnú odozvu. To druhé platí v prípade systémov s minimálnou fázou, ktoré sa vyznačujú absenciou núl a pólov umiestnených v pravej polrovine. Pri výbere požadovaných logaritmických amplitúdových a fázových charakteristík je dôležité, aby táto poskytovala požadovanú rezervu stability pri medznej frekvencii systému. Na tento účel sa používajú špeciálne nomogramy, ktorých vzhľad je znázornený na obr. 1.

Obrázok 16‑1 Krivky na výber rezervy stability v amplitúde (a) a fáze (b) v závislosti od veľkosti prekmitu

Uspokojivé ukazovatele kvality ACS v dynamických režimoch sa dosahujú, keď sa amplitúdová charakteristika osi x pretína so sklonom –20 dB/dec.

Obrázok 16‑2 Určenie charakteristík PCU

V poslednej fáze sa z porovnania frekvenčných charakteristík nekorigovaného systému a požadovaných frekvenčných charakteristík stanovia frekvenčné vlastnosti korekčného zariadenia. Pri použití lineárnych korekčných prostriedkov možno logaritmickú frekvenčnú odozvu sekvenčného korekčného zariadenia (SCD) nájsť odčítaním LFC nekorigovaného systému od požadovaného LFC ACS, tj.

Preto

Treba poznamenať, že z prenosovej funkcie sekvenčného korekčného zariadenia je ľahké určiť prenosové funkcie spojov v priamom alebo spätnoväzbovom obvode, pomocou ktorých sa koriguje dynamický výkon automatického riadiaceho systému.

Ďalším krokom je určenie spôsobu implementácie, obvodu a parametrov korekčného zariadenia.

Poslednou etapou syntézy korekčného zariadenia je verifikačný výpočet ACS, ktorý pozostáva zo zostrojenia grafov prechodových procesov pre systém s vybraným korekčným zariadením. V tejto fáze je vhodné použiť finančné prostriedky výpočtovej techniky a modelovacie softvérové ​​systémy VinSim, WorkBench, CircuitMaker, MathCAD.