Подставляем (4.7) в (4.5), получаем

G _э = V ²_max/ a _max (4.8)

Определив параметры эквивалентного воздействия, находим максимальную ошибку, вызываемую этим воздействием, используя выражение (4.4)

.

Приравниваем максимальную и допустимую ошибки e _ДОП = E _max, откуда

. (4.9)

Значит нижнечастотная асимптота желаемой ЛАЧХ (рис. 4.29) должна пройти через контрольную точку с координатами (w = w_э = a_max/V_max;
L = 20 lg(V ²_max/ a _max e _ДОП)).

Если в контрольной точке асимптота претерпевает излом с наклона (-20 дБ/дек) на наклон
(-40 дБ/дек), то ордината контрольной точки рассчитывается по формуле

(4.10)

( - учитывает отличие действительной ЛАЧХ от асимптотической).

 

Синтез желаемой ЛАЧХ в области средних частот

 

Как отмечалось выше, желаемая ЛАЧХ в области средних частот должна иметь наклон (-20 дБ/дек). Поэтому задачей синтеза желаемой ЛАЧХ в области средних частот является определение местоположения участка с наклоном
(-20 дБ/дек), задаваемое, например, с помощью частоты среза w_ср и его протяженность.

Известны три метода определения w_ср и протяженности участка с наклоном (-20 дБ/дек): метод В.В. Солодовникова, метод В.А. Бесекерского и метод А.А. Вавилова.

В методе В.В. Солодовникова частота среза w_ср определяется по номограмме Солодовникова (рис. 4.30), для которой входными данными являются: t _p – время регулирования (до входа в зону ±5% h _уст) и s_max, % - максимальное перерегулирование переходной характеристики. Из номограммы определяется частота среза w_ср и значение P _max типовой вещественной характеристики замкнутой системы (рис. 4.31).

Пример определения, показанный штриховыми стрелками, дает: для заданных s_max = 34% и времени регулирования t _p = 0.5с значение w_ср = 4.33p/0.5 =
= 27.26 c^-1 и значение P _max = 1.33. Протяженность участка с наклоном (-20 дБ/дек) определяется значением L _g (рис. 4.31). Значение L _gопределяется из графика
L _g = f(P _max) – (рис. 4.33) по найденному выше значению P _max.

Так для найденного из примера P _max = 1.33 по графику (4.33) находим
L _g = 12.5 дБ.

В методе Бесекерского по принятой величине показателя колебательности М рассчитываются значения частот, ограничивающих среднечастотный участок желаемой ЛАЧХ и задающих его местоположение (рис. 4.34).

Слева от частоты среза участок ЛАЧХ с наклоном (-20 дБ/дек) ограничивается точкой пересечения с низкочастотной асимптотой, имеющей наклон
(-40 дБ/дек) на частоте w₁ = 1/ T ₁, где

Справа от частоты среза, среднечастотный участок ограничивается частотой w₂ = 1/ T ₂, где

.

После частоты w₂ наклон желаемой ЛАЧХ может быть любым, но не положительным. Ограничением наклона в области высоких частот служит нулевой, при котором ЛАЧХ будет проходить параллельно оси частот на расстоянии L _B =
= 20 lg(M/(M +1)).

Наконец, метод А.А. Вавилова предлагает использовать для построения среднечастотного участка желаемой ЛАЧХ специальные номограммы синтеза по критерию максимального быстродействия при заданном значении максимальной динамической ошибки (рис. 4.35). Метод используется для синтеза сложных систем с высоким порядком астатизма и оптимизирует переходные процессы по ошибке при степенных воздействиях.

Желаемая ЛАЧХ дискретно-непрерывных систем в области низких частот
0 £ l £ l_ср совпадают с желаемыми ЛАЧХ (наклон ЛАЧХ и коэффициент передачи на контрольной частоте) определяется исходя из требований к точности в установившемся режиме.

В области средних частот желаемые ЛАЧХ дискретно-непрерывных систем имеют наклон (-20 дБ/дек). Параметры ЛАЧХ в этой области определяют запас устойчивости, системы, вид и время затухания переходного процесса. Частота среза l_ср и протяженность участка с наклоном (-20 дБ/дек) определяются или по заданным s_max и t _p или по заданному показателю колебательности М. Заданный показатель будет достигаться, если выполняются условия:

1. ; для l £ l_ср; (4.11)

2. , для l > l_ср, (4.12)

 

 

Синтез корректирующих устройств

Схемы включения и классификация

Корректирующих устройств

 

Корректирующим устройством, в общем случае, называется дополни­тельная часть системы, вводимая для улучшения ее динамических свойств.

Существует три способа включения корректирующих устройств в ос­новную систему:

- последовательно в прямой канал передачи (рис. 4.36, а);

- в виде положительной или обратной связи, охватывающей часть элементов прямого канала (рис. 4.36, б);

- в виде параллельной прямой связи, включаемой параллельно уча­стку прямого канала (рис. 4.36, в).

В соответствии со способом включения корректирующего устройства называются последовательными, параллельными обратными и параллель­ными прямыми.

В соответствии с физической природой сигналов в системе управле­ния корректирующие устройства могут быть механическими, гидравличе­скими, пневматическими, электрическими, электронными и, как разновид­ность электронных, программными, реализованными на интегральных схе­мах или микроконтроллерах.

Наконец, корректирующие устройства могут быть пассивными и ак­тивными в зависимости от того, использует ли корректирующее устройство энергию внешнего источника или не использует. Примерами пассивных корректирующих устройств являются электрические четырехполюсники, компонентами которых служат резисторы и конденсаторы. Примером ак­тивных корректирующих устройств являются операционные усилители и программно реализуемые корректирующие алгоритмы.