Принцип регулирования по возмущению

Принцип регулирования по возмущению

Основной причиной отклонения регулируемой величины от заданного значения являются различного рода возмущения, поэтому для компенсации вредного влияния какого либо возмущения необходимо его измерить и в зависимости от результата измерения осуществить регулирующее воздействие на объект так, чтобы компенсировать влияние возмущения на регулируемую величину.

Примером такой системы служит схема компаундирования генератора пост тока, обеспечивающая постоянство напряжения на нагрузке при её колебании.

Компаундная обмотка последовательно включается в обмотку возбуждения генератора таким образом, чтобы создаваемый ею магнитный поток совпадал по направлению с потоком возбуждения и зависел от тока нагрузки. В данной схеме ток нагрузки зависит от момента на валу двигателя.

- Реагирует только на определенное возмущение

+ Большое быстродействие, т.к. реагирует не на следствие, а на причину.

 

Принцип регулирования по отклонению

В данной системе измеряется текущее значение регулируемой величины и на основании результатов измерения осуществляется регулирующее воздействие

- Более низкое быстродействие, т.к. реагирует на следствие, а не на причину

+ Реагирует на все виды возмущения

 

 

Адаптивные САР

По характеру функционирования САР бывают обычные и адаптивные

Обычные делятся по разомкнутому циклу, по возмущению и по отклонению, комбинированные

Адаптивные делятся на: самонастраивающиеся, самоорганизующиеся, экстремальные

Адаптивная система- это система, автоматически меняющая значение своих параметров или структуры при непредвиденных изменениях внешних условий на основе анализа состояния или поведения системы.

Самонастраивающая система - это система, в которой параметры управляющего устройства изменяются автоматически на основе текущей информации для осуществления требуемого алгоритма управления при начальной неопределенности сведений о процессе.

Самоорганизующая система – автоматически меняет свою структуру на основе текущей информации (комп, доп.ист.пит)

Экстремальные системы – поддерживают значение регулируемой величины в области экстремума(наивысшая, наименьшая точки)

 

Астатическая САР

Качество работы САР определяется ошибкой регулирования, это отклонение заданной величины от текущего значения, предел, к которому стремится ошибка с течением времени называется установившейся.

Астатическая САР - это система в которой установившаяся ошибка стремится к нулю (по отклонению)

Астатической систему делает введение интегрирующего звена

Статические САР

Качество работы САР определяется ошибкой регулирования, это отклонение заданной величины от текущего значения, предел, к которому стремится ошибка с течением времени называется установившейся.

САР называется статической, если установившаяся ошибка отлична от нуля.

 

 

Эта система называется статической, потому что по окончании переходного процесса регулируемая величина wпринимает различные значения, зависящие от нагрузки (М момент). Чем больше нагрузка на валу двигателя, тем больше установившаяся ошибка.

Чем больше коэф усиления системы, тем меньше установившаяся ошибка. Однако увеличивать коэф усиления системы значительно нельзя, т.к. система может перейти в неустановившийся режим.

 

 

Усилительное и апериодическое динамические звенья

Динамическим звеном называется элемент системы, который имеет определенные динамические характеристики.

 

Колебательное звено и чистого запаздывания

Динамическим звеном называется элемент системы, который имеет определенные динамические характеристики.

 

АЧХ САР

Если на вход элемента или всей системы подавать синусоидальные колебания с постоянной амплитудой и частотой, то после окончания переходного процесса на выходе возникают такие же синусоидальные колебания с такой же частотой, но другой амплитуды и фазы

 

 

Отношение амплитуды вых сигнала к амплитуде вх сигнала в зависимости от частоты наз АЧХ.

АЧХ - это зависимость отношения амплитуды выходного сигнала к входному от частоты. Эту хар-ку можно получить из передаточной ф-ии системы по формуле

 

ФЧХ САР

Если на вход элемента или всей системы подавать синусоидальные колебания с постоянной амплитудой и частотой, то после окончания переходного процесса на выходе возникают такие же синусоидальные колебания с такой же частотой, но другой амплитуды и фазы

 

 

Зависимость разности фазы выходных и вх колебаний от частоты наз ФЧХ

ФЧХ- это зависимость разности фаз сигнала на выходе и на входе от частоты. Её можно получить из передаточной ф-ии по формуле

 

 

АФЧХ САР

Если на вход элемента или всей системы подавать синусоидальные колебания с постоянной амплитудой и частотой, то после окончания переходного процесса на выходе возникают такие же синусоидальные колебания с такой же частотой, но другой амплитуды и фазы

 

 

Комплексная хар-ка вкл в себя АЧХ и ФЧХ наз АФЧХ

Синусоидальный сигнал можно представить в комплексной форме

 

 

АФЧХ строят на комплексной плоскости. Каждому значению частоты будет соответствовать точка на комплексной плоскости (мнимая и действительная ось)

АФЧХ легко получить из передаточной ф-ии путем замены р на jw

График АФЧХ наз годограф

 

 

ЛАЧХ и ЛФЧХ САР

ЛАЧХ - L(w) характеристика, построенная в логарифмическом масштабе частот по оси абсцисс и амплитуды по оси ординат

ЛФЧХ -φ(w) –хар-ка фазы сигнала от частоты, построенная в логарифмическом масштабе частот по оси абсцисс и в обычном масштабе по осси ординат.

При построении ЛАЧХ по оси абсцисс откладываются частоты в логарифмическом масштабе в декадах

Декада - интервал частот соответствующий измерению частоты в 10 раз

 

 

Единицей измерения амплитуды L(w) явл децибел

Единичным отрезком явл 20lg A(w)

 

Расчет настройки регулятора

Исходными данными для расчета настроечных параметров регулятора являются динамические характеристики объектов(передаточная функция и желаемый вид переходного процесса)

Расчитать настроечные параметры можно либо с помощью номограмм и упрощенных формул.

Наиболее точным методом расчета настроечных параметров явл метод расширенных частотных характеристик.

 

В отличии от формульного метода, метод расчета по номограммам позволяет более точно определить настройки регулятора, т.к. учитывает наличие нелинейной зависимости между параметрами настройки регулятора и величиной отношения.

Существуют номограммы для расчета настроек ПИ и ПИД-регуляторов для объектов первого и второго порядков с запаздыванием.

Дискретные САР

В дискретных системах используют дискретный способ передачи и преобразования сигнала и описывается дискретными функциями времени.

Общим для непрерывных и дискретных систем явл. одинаковые принципы управления (по возмущению, отклон)

С увеличением частоты дискретного сигнала, дискретное управление приближается к непрерывному.

Классификация дискретных систем

В технических системах применяют 2 способа передачи информации: непрерывный и дискретный

При непрерывном способе передачи инф-ии передается каждое мгновенное значение сигнала, а в дискретном сигнал квантованный по времени и по уровню.

Квантованием наз. процесс преобразования непрерывных сигналов в дискретные.

Различают 3 вида квантования:

1 по времени

2 по уровню

3 по времени и по уровню (цифровые)

Квантованию по времени соответствует фиксация значений непрерывного сигнала в дискретные определенные моменты времени.

 

Процесс квантования по времени осуществляется с помощью импульсного элемента, поэтому этот процесс наз. импульсной модуляцией.

 

1 Схема явл. примером амплитудно-импульсной модуляцииАИМ. При которой амплитуда импульсов зависит от значения входного сигнала в момент начала действия импульса

2 Широтно-импульсная модуляция ШИМ

Ширина импульса пропорциональна амплитуде сигнала

 

 

3 Время-импульсная модуляция ВИМ

Импульсы появляются в опред. момент времени в зависимости от амплитуды сигнала.

 

 

Автоматические системы в которых имеет место процесс квантования сигналов по времени наз. импульсными системами. В этих системах определение разности между требуемыми и действительными значениями управляемой величины производится не непрерывно, а лишь в дискретные моменты времени

С квантованием по уровню наз. процесс фиксации определенных дискретных уровней сигнала в произвольные моменты времени.

 

 

Системы в которых осущ квантование по уровню явл релейные системы. Примером таких систем явл Пз-регуляторы.

Во многих случаях применяется одновременно комбинированное квантование по времени и по уровню(цифровые)

Импульсный И-регулятор

 

 

При подаче на ИМ серии импульсов последний будет перемещать регулирующий орган со скоростью S в момент действия импульса и оставаться неподвижным во время паузы.

Средняя скорость перемещения регулирующего органа равна

 

-скважность периода

Скорость пропорциональна скважности

Меняя скважность, меняется скорость перемещения регулирующего органа. метакон 534 с пост скор

 

Если ИМ пост скорости охватить обратной связью в виде усилительного звена, то можно реализовать П-закон регулирования

Импульсный П-регулятор

 

В установившемся режиме =0

 

 

Если пусковое устройство охватить ОС в виде апериодического звена, то можно реализовать ПИ-закон регулирования.

 

 

Импульсный ПИ-регулятор

 

Пропорциональная составляющая ПИ-регулирования приближённо реализуется за счёт быстрого перемещения регулирующего органа при больших значениях эпсилон, а интегральная составляющая за счет последующего автоколебательного режима.

С помощью импульсного регулирования можно реализовать и ПИД-закон.

Для этого необходимо включить на вход ПИ-регулятора реальное дифференцирующее звено

 

Принцип регулирования по возмущению

Основной причиной отклонения регулируемой величины от заданного значения являются различного рода возмущения, поэтому для компенсации вредного влияния какого либо возмущения необходимо его измерить и в зависимости от результата измерения осуществить регулирующее воздействие на объект так, чтобы компенсировать влияние возмущения на регулируемую величину.

Примером такой системы служит схема компаундирования генератора пост тока, обеспечивающая постоянство напряжения на нагрузке при её колебании.

Компаундная обмотка последовательно включается в обмотку возбуждения генератора таким образом, чтобы создаваемый ею магнитный поток совпадал по направлению с потоком возбуждения и зависел от тока нагрузки. В данной схеме ток нагрузки зависит от момента на валу двигателя.

- Реагирует только на определенное возмущение

+ Большое быстродействие, т.к. реагирует не на следствие, а на причину.