Требования к динамическим свойствам систем автоматического управления
Синтез системы автоматического управления – это разработка системы автоматического управления по заданным переходным процессам и основным показателям.
Требования, которые предъявляются к динамическим свойствам системы автоматического управления, включают требования к устойчивости, точности и качеству регулирования. Основными требованиями являются следующие:
- Запас устойчивости по амплитуде и фазе.
- Коэффициенты ошибки по ускорению и скорости.
- Статическая ошибка.
- Максимальные значения перерегулирования, которое вызвано единичным скачкообразным воздействием.
- Порядок астатизма.
- Максимальное время переходного процесса в случае единичного скачкообразного воздействия.
Помимо вышеперечисленных требований могут задаваться и другие, например, требования к степени устойчивости, полосе пропускания, максимальному отклонению регулируемой величины, колебательности и т. п.
Полоса пропускания – это непрерывный диапазон частот, для которого затухание не превышает некоторое заданное значение.
Последовательность динамического синтеза системы автоматического управления
Для большинства систем автоматического управления процесс динамического синтеза состоит из следующих этапов:
- Изучение и исследование свойств объекта управления, определение его динамических характеристик, формулировка и обоснование требований, которым должна соответствовать система автоматического управления.
- Выбор функциональной схемы системы автоматического управления, расчет и выбор составляющих - исполнительных, чувствительных и прочих элементов.
- Определение порядка астатизма и коэффициента передачи системы. Данные операции проводят на основе сформулированных ранее требований к точности системы в установившемся режиме и при детерминированных воздействиях. Коэффициент передачи системы определяется требуемой величине астатизма. В том случае, когда этот коэффициент оказывается настолько большим, что затрудняет обеспечение должного уровня устойчивости системы, то целесообразно увеличить порядок астатизма, что способствует снижению до нуля заданную установившуюся ошибку вне зависимости от значения коэффициента передачи системы. В таком случае становится возможным выбирать величину коэффициента, исходя только из соображений качества и устойчивости переходных процессов. На данном этапе синтеза также решается вопрос об использовании воздействия по основному возмущению, то есть о переходе к комбинированной системе автоматического управления. Это целесообразно в следующих случаях. Во-первых, если есть возможность относительно просто измерить данное возмущение, а во-вторых, если в результате введения компенсации этого возмущения существенно упрощается замкнутый контур автоматической системы управления. Последнее имеет место быть, если при отсутствии компенсации для получения необходимой точности требуется большой коэффициент передачи в контуре, введение компенсации способствует его снижению.
- Синтез корректирующих устройств. На данном этапе синтеза автоматической системы управления определяются схемы, характеристики, передаточные функции, а также параметры корректирующих устройств, на основе требований к динамическим свойствам синтезируемой системы.
- Анализ спроектированной системы с целью проверки расчетным, или экспериментальным методом удовлетворения требованиям, которые предъявляются системе. На данном этапе осуществляется построение переходного процесса, а также определяются основные показатели качества.
Корректирующее устройство – это устройство, входящее в состав автоматической системы управления, которое обеспечивает заданные показатели качества ее работы.
Задача динамического синтеза автоматической системы управления гораздо сложнее, чем задача анализа системы, из-за своей неоднозначности. В связи с этим задача синтезу системы автоматического управления ставится ограниченно. Считается, что основная часть системы уже задана. В таком случае остается синтезировать корректирующие составляющие системы, то есть выбрать их запас и схему. Необходимо, чтобы в результате коррекции системы автоматического управления обеспечивался требуемый запас устойчивости, а также точность управления в установившихся режимах и качество управления в динамическом режиме. Корректирующие устройства синтезируются на основе требований к свойствам системы, для чего нужно знать передаточную функцию реальной системы автоматического управления, не удовлетворяющая разработчиков, и перемоточную функцию, которой должна обладать готовая система в результате корректировки ее свойств.
