Системы с внутренними обратными связями

Система АЭП с внутренними обратными связями тех элементов, параметры которых меняются (см. рисунок 7.2). На рисунке 7.2 приняты обозначения: ВОС – внутренняя обратная связь; ГОС – главная обратная связь.

Рисунок 7.2

Обязательным условием работоспособности этой системы является более высокое быстродействие контура внутренней обратной связи по отношению контуру главной обратной связи.

Пример такой системы – система с внутренним контуром напряжения в тиристорном ЭП постоянного тока, с помощью которого линеаризуется характеристика тиристорного преобразователя.

Системы с эталонными моделями

Эталонные модели в явном или в неявном видах присутствуют во всех адаптивных системах. В качестве эталонных моделей могут быть использованы модели звена, разомкнутой системы, замкнутой системы. Системы, в которых модели присутствуют в явном виде, называются системами с эталонными моделями. Их структуры представлены на рисунке 7.3а, б, где приняты обозначения: W_м – модель замкнутой системы; W_к – корректирующее звено.

а) б) Рисунок 7.3

Вариант б) – случай адаптивной системы с сигнальной самонастройкой. В случае, когда параметры объекта являются расчетными, фактические и желаемые сигналы будут совпадать, и поэтому сигнал с корректирующего звена равен нулю. При изменении параметров в объекте фактический сигнал будет отличаться от желаемого, что будет приводить к формированию сигнала на выходе корректирующего звена, который, алгебраически суммируясь с сигналом регулятора, формирует такое воздействие на объект, при котором фактический сигнал будет приближаться к желаемому.

– передаточная функция замкнутой адаптивной системы.

y = [(х-y)W_p + (y_м -y)W_к] W₀;

y_м = XW_м;

y= хW_pW₀ –yW_pW₀ + xW_мW_кW₀ – yW_кW₀;

y(1+W_pW₀ +W_кW₀) = х(W_pW₀ +W_мW_кW₀);

,

W_к = К_к ® ¥.

Передаточная функция такой замкнутой системы независимо от изменения параметров объекта стремится к передаточной функции модели, поэтому переходные процессы по управляющему воздействию Х будут оптимальными и стабилизированными, т.е. не будут изменяться при изменении параметров объекта. Такую сигнальную настройку применяют в системах АВК для сохранения оптимальной настройки в контуре тока при изменении скорости.

Достоинство – простая техническая реализация (пассивный фильтр с операционным усилителем).

Недостатки:

- применяется только для небольших изменений параметров в объекте (20-30-40)%;

- такие системы обеспечивают оптимальность настройки только по задающему сигналу, по возмущающему воздействию система оптимальность не обеспечивает.

Системы с самонастройкой

Адаптивная система с самонастройкой по значению амплитудной характеристики на частоте среза представлена на рисунке 7.4, где приняты обозначения: W_м – передаточная функция модели разомкнутой системы; Ф – узкополосные фильтры, выделяющие сигнал тестовой частоты (см. рисунок 7.5); ВМ – выявитель модуля; К – корректирующее звено (интегратор).

Рисунок 7.4

Рисунок 7.5

Входной сигнал описывается уравнением

x = U_y + U₀ sin w₀t,

где U_y – полезный сигнал;

U₀ sin w₀t – готовый сигнал малой амплитуды U₀ (U₀ берется в виде доли процента от величины полезного сигнала U₀ = 10^-4–10^-5 U_y);

w₀ = w_с – тестовая частота (частота среза).

Если система работает в расчетной точке, то сигналы с модели и фактический сигнал равны. Поэтому на вход корректирующего звена поступает ноль, что определяет расчетный коэффициент усиления у регулятора. Если коэффициент в объекте уменьшился, то фактический выходной сигнал y стал меньше y_МОДЕЛИ, на входе корректирующего звена появляется положительный сигнал, который должен вызвать увеличение коэффициента усиления у регулятора. Увеличение коэффициента регулятора будет идти до тех пор, пока фактический сигнал не будет равен сигналу с модели. В этом случае на входе корректирующего звена будет опять ноль, а на выходе будет сигнал, который соответствует новому значению коэффициента регулятора. Корректирующее звено интегрального типа и обладает свойством памяти.

Рисунок 7.6

Выявители модуля предназначены для выпрямления сигналов малой амплитуды без потери информации. Принципиальная схема выявителя модуля представлена на рисунке 7.6.

y = х + 2y₁.

Диаграммы сигналов выявителя модуля представлены на рисунке 7.7.

Рисунок 7.7

Согласно рисунку 7.7, охватом ООС цепи, включающей диод VD2, сделали этот узел линейным для входного сигнала положительной полярности. При отрицательном входном сигнале х, y₁=0, т.к. на выходе ОУ в этом случае формируется положительное напряжение, при котором диод VD2 не пропускает, а для ограничения обратного тока диода VD2, выход операционного усилителя А1 ограничен напряжением на диоде VD1. Емкость в ОС А2 позволяет сгладить выходной сигнал y.