Системы с подчиненным регулированием координат

Достоинства систем с подчиненным регулированием координат

У каждого контура имеется свой регулятор. На вход такого регулятора подается сигнал с предыдущего каскада, а также сигнал с выхода этого каскада, который соответствует фактическому значению координаты. Таким образом каждый предыдущий каскад представляет собой задающий орган для последующего. Как правило, контур регулирования строится таким образом, чтобы у него была только одна большая постоянная времени. Регулятор выбирается так, чтобы при включении его последовательно в прямой канал контура, была скомпенсирована большая постоянная времени, а вместо нее действовала меньшая нескомпенсированная постоянная времени.

В большинстве случаев в автоматических системах необходимо регулировать несколько внутренних и одну выходную координаты. В следящих электрических приводах постоянного тока выходной координатой является положение исполнительного механизма, а внутренними скорость и ток двигателя. Главное требование к регулированию внутренних координат заключается в ограничении их максимальной величины, а в некоторых случаях и их производных. К требованиям к выходной к выходной координате является минимизация ошибки в статических и динамических режимах за минимальное время. Из этого можно сделать вывод, что в системах автоматического регулирования главной является выходная координата, а остальные - подчиненными. Регулирование подчиненных координат должно осуществляться исходя из наилучшего поведения выходной координаты. На практике, при необходимости одновременного регулирования нескольких координат используются многоконтурные системы автоматического регулирования с подчиненным последовательным регулированием координат, пример структуры которой изображен на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

На представленном выше рисунке изображены три контура регулирования координат (выходная-У3 и внутренние - У1, У2) с соответствующими регуляторами.

К достоинствам такой структуры относятся:

1. Простота инженерных методик расчета параметров регулятора. Расчленение объектов регулирования позволяет получить простые математические выражения для расчета параметров регулятора сначала рассчитывается внутренний контур регулирования, передаточная функция разомкнутого контура выглядит следующим образом: $Wp1 = W1(p)*Кд1$. Характеристический полином такой передаточной функции, как правило, сводится ко второму или третьему порядку, а выбор параметров регулятора не является сложным. Для следующего контура, данный контур уже настроенный, поэтому он аппроксимируется звеном первого порядка. Таким образом для расчета очередного контура применяются типовые методы синтеза.
2. Простота настройки контура. В первую очередь настраивается внутренний контур регулирования, а потом следующий по структуре. В этом случае контуры настраиваются независимо друг от друга. Типовые методики синтеза и настройки регуляторов способствуют уменьшению быстродействия очередного контура в 2 раза, но имеется возможность, которая позволяет этого избежать.
3. Простая реализация ограничения координат. Выход регулятора предыдущего контура представляет собой задание на следующий контур. При ограничении выходного сигнала регулятора предоставляется возможность осуществлять регулирование максимально возможное задание на следующий контур, в том числе на выходную координату данного контура.
4. Подчиненное последовательное регулирование координат позволяет обеспечить малую мощность управления, универсальность при разнообразных требованиях, а также почти любые передаточные функции регуляторов на основе интегральных операционных усилителей или в цифровом виде.

Таким образом к системным преимуществам систем с подчиненным регулированием координат относятся:

1. Удобство наладки, проектирования, комплектации и эксплуатации системы.
2. Глубокая логика последовательного решения сложных задач.
3. Стандартизация показателей качества ограничения и регулирования координат.
4. Унификация алгоритмов, методов расчета и технических средств управления.
5. Возможность наращивания структуры.

Параллельное включение регуляторов

В настоящее время также возможно применение структур с параллельным включением регуляторов. Пример такой структуры изображен на рисунке ниже.

Рисунок 2. Структура с параллельным включением регуляторов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Принцип работы такой системы автоматического управления следующий:

1. Логическое устройство подключает только один регулятор к объекту управления.
2. В том случае, когда один регулятор насыщен, происходит регулирование только по одной координате данного регулятора до момента выхода из насыщения.
3. Внутренний насыщенный регулятор имеет предпочтение.
4. Когда внутренние промежуточные переменные X1 и Х2 меньше допустимых значений, подключается регулятор Хр3.