Характеристика завдань стабілізації й корекції систем

Теоретичний синтез містить у собі наступні часткові завдання:

- забезпечення стійкості й підвищення запасу стійкості;

- підвищення точності в сталих режимах;

- поліпшення перехідних процесів.

Іноді кілька часткових завдань можуть бути вирішені спільно, в інших випадках вони виявляються суперечливими.

Стабілізація й корекція являють собою процедуру поліпшення динамічних властивостей автоматичної системи шляхом включення в її контур додаткових конструктивних елементів, що мають заздалегідь обрані характеристики.

Під стабілізацією розуміють процедуру, здійснювану з метою додання системі стійкості або підвищення запасу стійкості.

Під корекцією розуміють процедуру, здійснювану для зменшення тривалості й коливальності перехідного процесу в системі.

Стабілізацію й корекцію здійснюють включенням в основний контур системи різних коригувальних пристроїв.

Коригувальний пристрій - це функціональний елемент системи автоматичного регулювання, що забезпечує необхідні динамічні властивості цієї системи. Іноді коригувальний пристрій змінює потрібним образом і статичні властивості системи.

Розрізняють послідовні, паралельні (зустрічно-паралельні) і прямі паралельні коригувальні пристрої.

Послідовний коригувальний пристрій включають безпосередньо після датчика неузгодженості або ж після попереднього підсилювача в прямий ланцюг системи. Другий варіант включення використовують частіше. Адже рівень сигналу неузгодженості звичайно дуже малий і коригувальний пристрій знижує найчастіше рівень сигналу. Тому при першому варіанті включення послідовного коригувального пристрою буде потрібно мати попередній підсилювач значно більше високої чутливості, чим при другому варіанті.

х(p)

y(p)

ε(p)

W3(p)

Wк1(p)

W1(p)

W2(p)

Послідовний коригувальний пристрій просто включається в схему системи, досить просто синтезується.

До недоліків послідовного коригувального пристрою можна віднести:

- ослаблення основного сигналу, що змушує застосовувати додаткові підсилювачі;

- якість системи сильно залежить від стабільності характеристик коригувального пристрою;

- вихід з ладу послідовного КП приводить до непрацездатності всієї системи керування.

Паралельний (зустрічно-паралельний) коригувальний пристрій являє собою зворотний зв'язок, як правило, негативний, яким охоплюється один з елементів прямого ланцюга системи. Цим елементом звичайно є виконавчий елемент або вихідний каскад підсилювача (підсилювач потужності).

х(p)

y(p)

ε(p)

W3(p)

Wк2(p)

W1(p)

W2(p)

Передатна функція ділянки ланцюга з паралельним коригувальним пристроєм:

. (1)

Звичайно в досить широкому й істотному для якості системи діапазоні частот справедлива нерівність

. (2)

Тоді в цьому діапазоні частот

. (3)

Таким чином, при задоволенні нерівності (2) властивості ділянки ланцюга з паралельним коригувальним пристроєм визначаються тільки лише властивостями цього коригувального пристрою.

Зазначена обставина є більшим достоїнством паралельного коригувального пристрою. При задоволенні нерівності (2) властивості ділянки прямого ланцюга , охопленого паралельним коригувальним пристроєм, і їхньої зміни в процесі дії системи не впливають на її властивості. Несуттєві нелінійності цієї ділянки й зміни його параметрів (коефіцієнтів передатної функції ) не позначаються на динамічних властивостях системи. Це справедливо тільки при незмінних параметрах самого паралельного коригувального пристрою.

Застосовують і третій варіант включення коригувального пристрою в систему - паралельно одній з ділянок її прямого ланцюга. Включений в такий спосіб коригувальний пристрій називається прямим паралельним.

х(p)

y(p)

ε(p)

W3(p)

Wк3(p)

W1(p)

W2(p)

Вибирають (синтезують) коригувальний пристрій на підставі деякого комплексу вимог до властивостей системи. Спочатку визначають необхідне значення передатної функції W_к1(p) послідовного коригувального пристрою. Потім з'ясовують, при якому значенні передатної функції W_к2(p) паралельного коригувального пристрою й при якому значенні передатної функції W_к3(p) прямого паралельного коригувального пристрою буде отриманий той же ефект. Потім уже можна вирішувати, який коригувальний пристрій доцільніше створювати.

По кожній із структурних схем складаємо вираження передатної функції розімкнутого ланцюга й дорівняємо ці вираження один одному. Одержуємо

, (4)

де .

З (4) визначають формули переходу від одного виду коригувального пристрою до іншого:

;

,

.

Якщо значення передатної функції W_к2(p) виявляється негативним, то паралельний коригувальний пристрій повинний включатися у вигляді позитивного зворотного зв'язку. При негативному значенні передатної функції W_к3(p) вихідний сигнал прямого паралельного коригувального пристрою повинен відніматися з вихідного сигналу ділянки W_к3(p).