Лекция №10. Синтез систем управления с обратной связью. Схемы последовательной коррекции. Синтез систем с применением интегрирующих устройств. Синтез с помощью диаграммы Боде и использования аналитических методов и компьютеров

Лекция №10. Синтез систем управления с обратной связью. Схемы последовательной коррекции. Синтез систем с применением интегрирующих устройств. Синтез с помощью диаграммы Боде и использования аналитических методов и компьютеров.


Синтез систем управления с обратной связью
Понятие качества систем управления детально обсуждалось в главе 5, где были введены основные количественные показатели качества. Мы установили, что система управления должна быть устойчивой и обладать адекватной реакцией на входные эталонные сигналы, она должна быть как можно менее чувствительной к изменению параметров, иметь по возможности минимальную установившуюся ошибку и, наконец, быть в состоянии компенсировать влияние нежелательных возмущений. Замкнутая система, которая изначально обладала бы оптимальным качеством, без дополнительной коррекции ее характеристик - это весьма редкий случай. Обычно бывает невозможно удовлетворить одновременно все требования, предъявляемые к качеству системы, поэтому возникает проблема поиска компромисса между рядом требований, среди которых могут быть и противоречащие друг другу.
В предыдущих главах мы уже частично касались вопросов синтеза и настройки параметров системы, имея целью обеспечить желаемые показатели качества. В главе 5 мы ввели в рассмотрение некоторые важные количественные оценки качества. Далее, в главе 6, мы рассмотрели метод анализа устойчивости систем управления, поскольку если система неустойчива, то она просто неработоспособна. В главе 7 мы применили метод корневого годографа к синтезу автоматически уравновешивающихся весов (разд. 7.4), а затем показали, как с помощью того же метода можно подобрать нужные параметры системы (разд. 7.5). Далее, в главах 8 и 9, мы установили связь между качеством системы и ее частотными характеристиками и воспользовались этой связью для синтеза ряда систем управления. Таким образом, в предыдущих главах мы касались отдельных вопросов, имеющих отношение к синтезу систем управления. Задачей настоящей главы является более глубокое изучение различных методов синтеза и коррекции систем, базирующихся на рассмотренном ранее материале.
В предыдущих главах было показано, что иногда желаемое качество системы можно обеспечить просто путем настройки ее параметров. Однако часто этого оказывается недостаточно, и для достижения желаемого результата должна быть изменена структура системы. Поэтому в общем случае синтез системы связан с выбором ее типа и структуры и последующей настройкой параметров. Например, если мы хотим, чтобы несколько показателей качества были меньше заданных значений, то мы часто можем попасть в конфликтную ситуацию. Так, если относительное перерегулирование не должно превышать 20 % и при этом , то это накладывает противоречивые требования к коэффициенту затухания как можно видеть из рис. 5.8. Поэтому, если нельзя ослабить ограничения на указанные показатели качества, необходимо каким-то образом изменить саму систему. Подобное изменение системы, имеющее целью обеспечение желаемых показателей качества, называется коррекцией.
Для получения требуемых показателей качества в структуру системы вводится дополнительный элемент, корректирующий ее характеристиками. Такой корректирующий элемент или устройство может быть электрическим, механическим, гидравлическим, пневматическим или иным, называемым обычно регулятором. Наиболее часто в системах управления в качестве регуляторов используются электрические схемы.