A vezérlőrendszer blokkvázlatának finomítása elemeinek, paramétereinek kiválasztásához, kiszámításához. A rendszer vagy egyes részeinek kísérleti tanulmányozása a laboratóriumban, és megfelelő korrekciók elvégzése a sémáján és kialakításán. Vezérlőrendszer tervezése és gyártása. Rendszerbeállítás be valós körülmények munka próbaüzem.

Ossza meg munkáját a közösségi hálózatokon

Ha ez a munka nem felel meg Önnek, az oldal alján található a hasonló művek listája. Használhatja a kereső gombot is

6. előadás Automatikus vezérlőrendszerek szintézise

AZ ACS SZINTÉZISE Az ACS felépítésének és paramétereinek, kezdeti feltételeknek és bemeneti műveleteknek a kiválasztása a szükséges minőségi mutatók és működési feltételek szerint.

Az ACS tervezése a következő lépésekből áll:

1. A szabályozás tárgyának tanulmányozása: összeállítás matematikai modell, az objektum paramétereinek, jellemzőinek és működési feltételeinek meghatározása.
2. Az ATS követelményeinek megfogalmazása.
3. Az ellenőrzési elv megválasztása; a funkcionális szerkezet meghatározása (technikai szintézis).
4. A vezérlési séma elemeinek megválasztása, figyelembe véve a statikus, dinamikus, energia-, működési és egyéb követelményeket, valamint ezek összehangolását a statikai és energetikai jellemzők tekintetében (az eljárás nem formalizált - mérnöki kreativitás).
5. Az algoritmikus struktúra meghatározása (elméleti szintézis) matematikai módszerekkel és világos matematikai formában megfogalmazott követelmények alapján történik. Szabályozási törvények meghatározása és meghatározott követelményeket biztosító korrekciós eszközök számítása.
6. A vezérlőrendszer blokkvázlatának finomítása, elemeinek, paramétereinek kiválasztása, számítása.
7. A rendszer (vagy egyes részeinek) kísérleti tanulmányozása a laboratóriumban, megfelelő korrekciók elvégzése a sémán és a kialakításon.
8. Vezérlőrendszer tervezése és gyártása.
9. A rendszer beállítása valós munkakörülmények között (próbaüzem).

Az ACS tervezése a vezérlőobjektum és a főbb funkcionális elemek (erősítők, aktuátorok stb.) kiválasztásával kezdődik, vagyis a rendszer teljesítményrészét fejlesztik.

A rendszer meghatározott statikus és dinamikus jellemzőit a tápegység szerkezetének és paramétereinek megfelelő megválasztása, a speciális korrekciós eszközök és a teljes ACS egésze biztosítja.

A korrekciós eszközök célja: biztosítsa a rendszer szükséges pontosságát és a tranziens folyamat elfogadható természetét.

A korrekciós linkek többféleképpen kerülnek be a rendszerbe: sorba kapcsolva, helyi környezetvédelem, közvetlen párhuzamos csatlakozás, külső (vezérlőhurkon kívüli) kompenzáló eszközök, a teljes ACS lefedettsége stabilizáló környezetvédelem, nem egy fő visszacsatolás.

Az egyenáramú elektromos korrekciós eszközök típusai: aktív és passzív egyenáramú kvadripólusok, differenciáló transzformátorok, egyenáramú tachogenerátorok, tachometrikus hidak stb.

Bejelentkezés alapján A korrekciós eszközök osztályozása:

1. STABILIZÁLÁS biztosítja az ACS stabilitását és javítja statikus és dinamikus jellemzőit;
2. KOMPENZÁLÁS csökkenti a statikus és dinamikus hibákat az ACS kombinált elv szerinti építésekor;
3. SZŰRÉS A rendszerek zajtűrésének javítása, például a magasabb harmonikusok szűrése a közvetlen csatorna jelének demodulálása során;
4. SPECIALIZÁLT, hogy a rendszernek olyan különleges tulajdonságokat adjon, amelyek javítják a rendszer minőségét.

Az ACS a következő blokkvázlatok szerint építhető fel:

1. Soros korrekciós áramkörrel.

Az Y erősítőnek nagy bemeneti impedanciával kell rendelkeznie, hogy ne söntölje a korrekciós áramkör kimenetét.

Lassan változó bemeneti műveleteknél használatos, mivel nagy eltéréseknél a valós nemlineáris elemekben telítés lép fel, a vágási frekvencia balra megy, és a rendszer lassan elhagyja a telítettségi állapotot.

1. ábra.

A szekvenciális korrekciót gyakran használják stabilizáló rendszerekben vagy kontúrkorrekcióhoz korrekcióval Visszacsatolás.

Csökken.

1. Anti-párhuzamos korrekciós áramkörrel.

2. ábra.

Különbségként lép be a bemenetbe, és nem lép fel mély telítettség.

1. Soros-párhuzamos korrekciós áramkörrel.

3. ábra.

1. Kombinált korrekciós áramkörökkel.

A két vagy több hurokkal rendelkező alárendelt vezérlés ACS szintézise a hurkok egymást követő optimalizálásával történik, a belsőtől kezdve.

A rendszerek számítása 2 szakaszra oszlik: statikus és dinamikus.

Statikus számításabból áll, hogy kiválasztja a fő áramkörébe tartozó rendszer fő láncszemeit, elkészíti az utóbbi blokkdiagramját, és meghatározza a rendszer fő elemeinek paramétereit (a szükséges pontosságot biztosító nyereségtényezők, az összes elem időállandója, sebességváltó áttételek, egyes láncszemek átviteli függvényei, motorteljesítmény). Ezen kívül ez magában foglalja a mágneses és félvezető erősítők számítását és tervezését, valamint a tranzisztoros vagy tirisztoros átalakítók, motorok, érzékelőelemek és a rendszerek egyéb segédeszközeinek kiválasztását, valamint az állandósult üzemi pontosság és az érzékenység kiszámítását. a rendszerről.

Dinamikus számításA tranziens folyamat stabilitásával és minőségével kapcsolatos kérdések széles skáláját tartalmazza (sebesség, teljesítményjellemzők és a rendszer dinamikus pontossága). A számítás során kiválasztják a korrekciós áramköröket, meghatározzák a beépítési helyeket és az utóbbi paramétereit. A kapott minőségi mutatók finomítása és bizonyos nemlinearitások figyelembevétele érdekében a tranziens folyamatgörbét is kiszámítjuk, vagy modellezzük a rendszert.

Platformok, amelyekre stabilizáló algoritmusok épülnek:

1. Klasszikus (differenciálegyenletek - idő és frekvencia módszerek);
2. Zavaros logika;
3. Neurális hálózatok;
4. Genetikai és hangyatelepi algoritmusok.

Szabályozó szintézis módszerei:

1. Klasszikus séma;
2. PID szabályozók;
3. Pólus elhelyezési módszer;
4. LCH módszer;
5. Kombinált menedzsment;
6. Sok stabilizáló kezelőszerv.

Klasszikus szabályozó szintézis

Az objektumvezérlés klasszikus blokkdiagramja az ábrán látható. 1. Általában a szabályozó a tárgy előtt van bekapcsolva.

Rizs. 1. Az objektumvezérlés klasszikus blokkvázlata

A vezérlőrendszer feladata a külső zavarok hatásának elnyomása és a jó minőségű tranziensek biztosítása. Ezek a feladatok gyakran egymásnak ellentmondanak. Valójában stabilizálni kell a rendszert, hogy rendelkezzen a mesterművelethez és a perturbációs csatornához szükséges átviteli funkciókkal:

, .

Ehhez csak egy szabályozót használhatunk, ezért egy ilyen rendszert egy szabadságfokú rendszernek nevezünk.

Ezt a két átviteli függvényt az egyenlőség köti össze

Ezért az egyik átviteli függvény megváltoztatásával automatikusan megváltoztatjuk a másodikat is. Így önállóan nem alakíthatók ki, és a megoldás mindig valamilyen kompromisszum lesz.

Nézzük meg, hogy egy ilyen rendszerben lehetséges-e nulla hiba, vagyis a bemeneti jel abszolút pontos követése. Az átviteli függvény tévesen egyenlő a

Elkövetni egy hibát Mindig nulla, ennek az átviteli függvénynek nullának kell lennie. Mivel a számlálója nem nulla, azonnal azt kapjuk, hogy a nevezőnek a végtelenbe kell mennie. Csak a szabályozót tudjuk befolyásolni, így kapunk. És így,a hiba csökkentése érdekében

növelje a vezérlő erősítését.

A nyereséget azonban nem növelheti a végtelenségig. Először is, minden valódi eszköz rendelkezik a bemeneti és kimeneti jelek megengedett maximális értékével. Másodszor, az áramkör nagy erősítésével az átmeneti folyamatok minősége romlik, a zavarok és a zaj hatása nő, a rendszer elveszítheti a stabilitását. Ezért egy egy szabadságfokkal rendelkező áramkörben lehetetlen nulla követési hibát biztosítani.

Nézzük a problémát a nézőpontból frekvencia jellemzők. Egyrészt a mesterjel jó minőségű nyomon követéséhez kívánatos, hogy a frekvenciamenet megközelítőleg 1 legyen (ebben az esetben). Másrészt a robusztus stabilitás szempontjából biztosítani kell a magas frekvenciákon, ahol nagy a szimulációs hiba. Ezen túlmenően a perturbáció átviteli függvénynek olyannak kell lennie, hogy ezeket a perturbációkat elnyomja, ideális esetben biztosítanunk kell.

A kompromisszumos megoldás kiválasztásakor általában a következőképpen járjon el:

● alacsony a frekvenciák elérik a feltétel teljesülését, ami biztosítja az alacsony frekvenciájú jelek jó követését; ebben az esetben, vagyis az alacsony frekvenciájú zavarokat elnyomják;

● magas frekvenciák kialakítására törekednek, hogy biztosítsák a robusztus stabilitást és a mérési zajelnyomást; ebben az esetben, vagyis a rendszer valójában nyitott áramkörként működik, a szabályozó nem reagál a nagyfrekvenciás interferenciára.

Lineáris folyamatos automata vezérlőrendszerek számítása adott pontosságra

Állandósult állapotban

Az egyik fő követelmény, amelyet az ACS-nek teljesítenie kell, hogy biztosítsa a mester (vezérlő) jel reprodukciójának szükséges pontosságát állandó működési állapotban.

Az asztatizmus sorrendjét és a rendszer átviteli együtthatóját az állandósult állapot pontossági követelményei alapján határozzuk meg.Ha a rendszer átviteli együtthatója, amelyet a droop és a minőségi tényező szükséges értéke határoz meg (asztatikus ACS esetén), olyan nagynak bizonyul, hogy jelentősen megnehezíti a rendszer egyszerű stabilizálását is, akkor célszerű növelni a az asztatizmus sorrendjét, és ezáltal az adott steady-state hibát nullára csökkenteni, függetlenül a rendszerátviteli együttható értékétől. Ennek eredményeként lehetővé válik ennek az együtthatónak a megválasztása, csak az átmeneti folyamatok stabilitásának és minőségének megfontolásai alapján.

Legyen redukálva az ACS szerkezeti diagramja a formára

Ekkor az ACS kvázi állandósult üzemmódjában az eltérés konvergens sorozatként ábrázolható.

ahol a súlyállandók szerepét töltik be.

Nyilvánvalóan ilyen folyamat csak lassan változó és kellően gördülékeny függvény esetén mehet végbe.

Ha egy nyílt hurkú rendszer átviteli függvényét úgy ábrázoljuk

akkor r =0 esetén

r = 1 esetén

r =2 esetén

r =3 esetén

A logaritmikus amplitúdó-frekvencia karakterisztika alacsony frekvenciájú része határozza meg a rendszer pontosságát a lassan változó vezérlőjelek állandósult állapotban történő feldolgozásakor, és a hibaarányok határozzák meg. A hibaarány már nincs jelentős hatással az ACS pontosságára, és a gyakorlati számításoknál figyelmen kívül hagyható.

1. Az ACS állandósult állapotú működésének kiszámítása a megadott eltérési együtthatók (hibák) szerint

A rendszer állandósult állapotban történő működésének pontosságát a nyitott rendszer átviteli együtthatójának értéke határozza meg, amelyet a rendszer pontosságára vonatkozó követelmények meghatározásának formájától függően határoznak meg.

A számítás a következőképpen történik.

1. STATIKUS ATS. Itt a helyzeti hiba együtthatójának értéke van beállítva, amellyel meghatározzuk: .

dB

20 lgk db

ω , s -1

1. I. rendű ASTATIKUS RENDSZEREK.

Ebben az esetben meg van adva az együttható, amely meghatározza

Ha a és együtthatók adottak, akkor, amely egy -20 dB/dec meredekségű nyílt rendszer kisfrekvenciás LAFC aszimptotájának helyzetét határozza meg, a második aszimptóta pedig -40 dB/dec meredekségű a sarokban. frekvencia (1. ábra).

1. ábra.

1. 2. rendű ASTATIKUS RENDSZEREK.

Adott együtthatóval határozzuk meg kpc :

dB

ω , s -1

2. Az ACS stacionárius üzemmódjának kiszámítása a rendszer eltérésének (hiba) adott maximális értékének megfelelően

A steady-state hiba megengedett értéke és a vezérlési művelet típusa alapján kerül kiválasztásra a rendszer LAF alacsony frekvenciájú részének paraméterei.

1. Adjuk meg a megengedett maximális hibát harmonikus hatás mellett amplitúdóval és frekvenciával, valamint a rendszer asztatizmusának sorrendjét.

Ekkor a rendszer alacsony frekvenciájú LAFC aszimptotája nem haladhatja meg a koordinátákkal ellátott vezérlőpontot:

(1)

és lejtése -20 r dB/dec. A függőség (1) időpontban érvényes.

1. Legyen megadva a megengedett legnagyobb hiba maximális sebességnél és a bemeneti művelet maximális gyorsulása és az asztatizmus sorrendje r rendszerek.

Gyakran célszerű az ekvivalens szinuszos hatás módszerét alkalmazni, amelyet Ya.E. Gukailo.

Ebben az esetben olyan üzemmódot határoznak meg, amelyben a sebesség és a gyorsulás amplitúdója megegyezik a maximálisan megadott értékekkel. A bemeneti művelet változzon az adott törvénynek megfelelően

. (2)

A (2) kifejezés differenciálásával kapott sebesség és gyorsulás amplitúdóértékeit egyenlővé tesszük a megadott értékekkel, és megkapjuk

ahol, . Ezek az értékek használhatók egy vezérlő felépítéséhez

pont B koordinátákkal és

Egyetlen negatív visszajelzéssel

Nem egyszeri visszajelzéssel.

Ha a bemeneti jel sebessége a maximumon van és a gyorsulás csökken, akkor a vezérlőpont -20 dB/dec meredekségű egyenes vonalban mozog a frekvencia tartományban. Ha a gyorsulás megegyezik a maximális értékkel, és a sebesség csökken, akkor a vezérlőpont -40dB/dec meredekségű egyenes vonalban mozog a frekvenciatartományban.

A B vezérlőpont alatti terület és két egyenes -20dB/dek és -40dB/dek meredekségű terület a tiltott terület a LAFC nyomkövető rendszer számára. Mivel a pontos LAFR 3 dB-lel a két aszimptota metszéspontja alatt van, a kívánt at karakterisztikát ennyivel fel kell emelni, azaz.

Ebben az esetben a minőségi tényező sebességben kifejezett szükséges értéke, valamint a második aszimptota és a frekvenciatengellyel való metszésponti frekvencia (2. ábra)

Abban az esetben, ha a vezérlési műveletet csak a maximális fordulatszám jellemzi, a rendszer minőségi tényezője adott hibaértéknél a sebesség szempontjából:

Ha csak a maximális jelgyorsulást és a hibaértéket adjuk meg, akkor a gyorsulás minőségi tényezője:

2. ábra.

1. Adjuk meg a maximális statikus hibát a vezérlőcsatornára (a bemeneti művelet lépcsőzetes, a rendszer statikus a vezérlőcsatornára).

3. ábra.

Ezután a kifejezésből kerül meghatározásra az érték. Egy automata rendszer statikus pontossága a következő egyenletből határozható meg:

hol van a zárt rendszer statikus pontossága,

a szabályozott érték eltérése nyílt rendszerben,

nyílt hurkú átviteli együttható szükséges a megadott pontosság biztosításához.

1. Adjuk meg a megengedett legnagyobb statikus hibát a perturbációs csatorna mentén (a perturbálás lépésenkénti, a rendszer a perturbációs csatorna mentén statikus, 3. ábra).

Ezután az értéket a következő kifejezés határozza meg:

hol van egy nyitott rendszer átviteli együtthatója a perturbációs csatorna mentén,

ahol rendszerhiba szabályozó nélkül.

A statikus szabályozási rendszerekben az állandó zavaró hatás által okozott steady-state hiba 1+-kal csökken a nyílt hurkú rendszerhez képest. Ebben az esetben a zárt rendszer átviteli együtthatója is 1+-szorosára csökken.

1. Legyen megadva a vezérlési műveletből származó megengedett sebesség hiba (a bemeneti művelet állandó sebességgel változik, a rendszer elsőrendű asztatikus).

A nyomkövető rendszereket általában asztatikus elsőrendűnek tervezik. Változó vezérlési művelettel dolgoznak. Az ilyen, állandósult állapotú rendszerekre a legjellemzőbb a bemeneti művelet lineáris törvény szerinti változása.

Ezután a rendszer sebességbeli minőségi tényezőjét a következő kifejezésből határozzuk meg:

Mivel a steady-state hibát az LFR kisfrekvenciás része határozza meg, az átviteli együttható számított értékéből a kívánt LFR kisfrekvenciás aszimptotája konstruálható.

3. Az automatikus vezérlőrendszer állandósult üzemmódjának kiszámítása nem egyszeres visszacsatolású rendszer adott megengedett legnagyobb hibájához

Csökkentsük a minimálisra a bemeneti jelre vonatkozó előzetes információkat:

1. A bemeneti művelet első deriváltjának maximális modulo értéke (maximális követési sebesség) ;
2. A bemeneti művelet második deriváltjának maximális modulo értéke (maximális követési gyorsulás) ;
3. A bemeneti művelet lehet determinisztikus ill véletlenszerű jel bármilyen spektrális sűrűséggel.

A vezérlőrendszer maximálisan megengedhető hibáját az állandó üzemállapotú hasznos jel visszaadásakor értékkel kell korlátozni.

A reprodukálási pontosság követelménye legegyszerűbben egy valós bemeneti jellel egyenértékű harmonikus bemenetre van megfogalmazva:

feltételezve, hogy az amplitúdó és a frekvencia adott, és a kezdeti fázis tetszőleges értékű.

Hozzunk létre kapcsolatot a bemeneti művelet reprodukálásának megengedett hibája és a rendszer paraméterei és a bemeneti jel között.

Legyen redukálva a folytonos ACS blokkdiagramja a formára (4. ábra).

4. ábra.

A hiba a rendszer kimenetén az időtartományban a következőképpen adódik:

ahol a referencia (hibamentes) kimeneti függvény.

Kimutatható, hogy a sebesség és a gyorsulás korlátozása miatta kimeneti funkció eltér a lépésfüggvénytől.

Leképezzük az utolsó kifejezést a Laplace-transzformációk terére:

Leképezzük a Fourier-transzformációk terét:

A területen alacsony frekvenciák(, a visszacsatoló áramkör időállandói) , akkor

a hiba maximális amplitúdóját a következő kifejezés határozza meg:

Valós rendszerekben általában alacsony frekvencián, mert a követelményt teljesíteni kell; matematikai kifejezés meghatározásaa vezérlési frekvencián () alakra alakítjuk

és annak érdekében, hogy a kimeneti függvény legfeljebb egy adott maximális hibával reprodukálható legyen, a tervezett rendszer LAFC-je nem haladhat át a koordinátákkal és

4. Statikus automata vezérlőrendszer állandósult állapotú működésének számítása határátmenetek módszerével

Nyilatkozat

Legyen megadva a statikus ACS általánosított blokkdiagramja:

ahol itt a számlálók és nevezők polinomjai nem tartalmaznak tényezőt p (szabad tagjaik száma 1),

szabályozó átviteli együttható,

az objektum átviteli együtthatója a vezérlőcsatornán keresztül,

visszacsatolási arány,

az objektum átviteli együtthatója a perturbációs csatorna mentén,

továbbá az első közelítésben a kapcsolatok statikus és dinamikus átviteli együtthatóit egyenlőnek vesszük, a kimeneti függvény névleges értéke a vezérlőcsatorna mentén megfelel a névleges bemeneti hatásnak, és legyen a fokozatos perturbáló hatás és a megengedett statikus érték. hiba a perturbációs csatorna mentén a kimeneti függvény névleges értékének %-ában.

Ekkor a rendszer átviteli együtthatói a vezérlő- és zavarcsatornák mentén állandósult állapotban megegyeznek a zárt rendszer statikus átviteli együtthatóival, és a képletekkel határozzák meg:

(1)

A vezérlő- és zavarcsatornák statikus egyenletei a következőképpen alakulnak

(2)

A vezérlő és a visszacsatoló áramkör átviteli együtthatóit a következő kifejezések határozzák meg:

(3)

Az ACS statikus pontosságának javításának módjai

1. Nyílt hurkú rendszer átviteli arányának növelése statikusan rendszerek.

Ahol, .

A stabilitási feltételek azonban a növekedéssel romlanak, vagyis a dinamikai hibák nőnek.

1. Bevezetés az integrált szabályozóba.

2.1. Az I-szabályozó alkalmazása: .

Ebben az esetben a rendszer asztatikussá válik a szabályozási és perturbációs csatornák mentén, és a statikus hiba nullával egyenlő. A rendszer LAFC-je jóval meredekebb lesz, mint az eredeti, a fáziseltolódás pedig 90 fokkal nő. A rendszer instabil lehet.

2.2. A PI vezérlő beállítása: .

Itt a statikus hiba egyenlő nullával, és a stabilitási feltételek jobbak, mint egy I-vezérlővel rendelkező rendszernél.

2.3. A PID szabályozó használata: .

A rendszer statikus hibája nulla, a stabilitási feltételek jobbak, mint egy PI vezérlővel rendelkező rendszerben.

1. Bevezetés a nem egységnyi visszacsatolás rendszerébe, ha szükséges a bemeneti jel információszintjének pontos reprodukálása.

Feltételezzük, hogy és statikus linkek. , kötelező olyat választani

Nak nek; .

1. Bemeneti méretezés

hatás.

Itt.

A kimeneti függvény megegyezik a bemeneti művelet információszintjével, ha, innen, hol.

1. A kompenzáció elvének alkalmazása szabályozási és zavaró csatornákon keresztül.

A kiegyenlítő berendezések számítását a "Kombinált vezérlőrendszerek számítása" című fejezet írja le.

Az ACS dinamikájának kiszámítása

Az ACS szintézise LFC-hez

Jelenleg számos módszert fejlesztettek ki a korrekciós eszközök szintézisére, amelyek a következőkre oszlanak:

• analitikai szintézis módszerek, amelyek olyan analitikus kifejezéseket használnak, amelyek összekapcsolják a rendszer minőségi mutatóit a korrekciós eszközök paramétereivel;
• gráf-analitikai.

A gráf-analitikai szintézis módszerek közül a legkényelmesebb a logaritmikus frekvenciakarakterisztika klasszikus univerzális módszere.

Módszer Essence az alábbiak. Először az eredeti rendszer aszimptotikus LAFC-ját építjük fel, majd a nyílt rendszer kívánt LAFC-ját; A korrekciós eszköz LAFC-jének meg kell változtatnia az eredeti rendszer LAFC-jének alakját úgy, hogy a korrigált rendszer LAFC-je legyen.

A szintézis legnehezebb és legkritikusabb lépése a kívánt LFC megalkotása. A konstrukció során feltételezzük, hogy a szintetizált rendszer egység negatív visszacsatolású, és egy minimális fázisú rendszer. A minimális fázisú rendszerek átmeneti függvényének minőségi mutatói egyetlen FOS-szel és a nyílt rendszer LAFC-je között mennyiségi összefüggést állapítanak meg Chestnut-Mayer, V. V. Solodovnikov, A. V. Fateev, V. A. Besekersky nomogramjai alapján.

A kívánt LACH feltételesen három részre oszlik: alacsony frekvenciára, középfrekvenciára és magas frekvenciára. Az alacsony frekvenciájú részt a rendszer statikus pontossága, az ACS működésének pontossága állandósult állapotban határozza meg. Statikus rendszerben az alacsony frekvenciájú aszimptota párhuzamos a frekvencia tengellyel, asztatikus rendszerekben az alacsony frekvenciájú aszimptota meredeksége 20 * dB/dec, ahol  - asztatizmus rend ( =1, 2, 3,…). A középfrekvenciás rész a legfontosabb, mivel elsősorban a rendszerben zajló folyamatok dinamikáját határozza meg. A középfrekvenciás aszimptota fő paraméterei a meredekség és a vágási frekvencia. Minél nagyobb a középfrekvenciás aszimptota meredeksége, annál nehezebb a rendszer jó dinamikus tulajdonságait biztosítani. Ezért a 20 dB/dec meredekség ésszerű, és ritkán haladja meg a 40 dB/dec értéket. A vágási frekvencia határozza meg a rendszer sebességét. Minél több, annál nagyobb a teljesítmény (annál kevesebb). A kívánt LAFC nagyfrekvenciás része csekély hatással van a rendszer dinamikus tulajdonságaira. Általánosságban elmondható, hogy jobb, ha az aszimptotájának a lehető legnagyobb meredeksége van, ami csökkenti az aktuátor szükséges teljesítményét és a nagyfrekvenciás zaj hatását.

A kívánt LACH a rendszer követelményei alapján épül fel: a statikai tulajdonságokra vonatkozó követelményeket asztatizmus sorrend formájában adjuk meg. és egy nyílt rendszer átviteli együtthatója; a dinamikus tulajdonságokat leggyakrabban a megengedett túllépési érték és a szabályozási idő határozza meg; néha határértéket állítanak be a szabályozott változó maximálisan megengedhető gyorsulása formájában a kezdeti eltérésnél.

A kívánt LAF megépítésének módszerei: építés V. V. Solodovnikov szerint, tipikus LAF és nomogramok használata hozzájuk, építés E. A. Szankovszkij G. G. Sigalov szerint, egyszerűsített konstrukció, V. A. Besekersky szerint, A. V. Fateeva módszere szerint és egyéb módszerek.

A frekvenciamódszerek előnyei:

● Egy objektum matematikai modelljét tükröző frekvenciakarakterisztika kísérletileg viszonylag könnyen megszerezhető;

● A frekvencia-válasz számítások egyszerű és vizuális gráf-analitikai konstrukciókra redukálódnak;

● A frekvenciamódszerek az egyszerűséget és az egyértelműséget egyesítik a problémák megoldásában, függetlenül a rendszer sorrendjétől, az átviteli függvény transzcendentális vagy irracionális kapcsolatainak jelenlététől.

A kívánt LACH szintézise

Elméleti és kísérleti vizsgálatok megállapították, hogy egy nyitott hurkú vezérlőrendszer LAFC-je, amely zárt állapotban is stabil, szinte mindig 20 dB/dec meredekségű szakaszon keresztezi a frekvenciatengelyt. A frekvenciatengely keresztezése 40 dB/dec vagy 60 dB/dec meredekségű LAFC-szakasszal lehetséges, de ritkán használják, mert egy ilyen rendszer nagyon alacsony átviteli együttható mellett stabil.

A nyitott rendszer LAFC legracionálisabb formája, amely zárt állapotban is stabil, lejtőkkel rendelkezik:

• alacsony frekvenciájú aszimptota 0, -20, -40 dB/dec (rendszer asztatizmus sorrendje határozza meg);
• az alacsony frekvenciát a közepes frekvenciájú aszimptotákkal konjugáló aszimptota meredeksége 20, -40, -60 dB/dec lehet;
• középfrekvenciás aszimptota 20 dB/ dec;
• a középfrekvenciát az LAFC nagyfrekvenciás részével összekötő aszimptota általában -40 dB/dec meredekséggel rendelkezik;
• a LAFC nagyfrekvenciás szakasza párhuzamosan épül fel az eredeti nyílt hurkú rendszer LAFC nagyfrekvenciás szakaszának aszimptotáival.

A kívánt LFC összeállításakor a következő követelményeket kell figyelembe venni:

1. A korrigált rendszernek meg kell felelnie az adott minőségi mutatóknak (megengedett hiba állandósult állapotban, szükséges stabilitási ráhagyás, sebesség, túllövés és egyéb tranziensek minőségi mutatói).
2. A kívánt LFC alakja a lehető legkevésbé térjen el a nem korrigált rendszer LFC-jétől a stabilizáló berendezés egyszerűsítése érdekében.
3. Arra kell törekedni, hogy magas frekvenciákon ne haladja meg a nem korrigált rendszer LAFC értékét 20-25 dB-nél nagyobb mértékben.
4. A kívánt LAFC kisfrekvenciás részének meg kell egyeznie a nem korrigált rendszer LAFC-jével, mivel egy nyílt hurkú, dinamikusan korrigált rendszer átviteli együtthatóját az állandósult állapotban szükséges pontosság figyelembevételével választják ki.

A kívánt LFC felépítése akkor tekinthető befejezettnek, ha a rendszer minőségére vonatkozó összes követelmény teljesül. Ellenkező esetben térjen vissza az állandósult üzem számításához és módosítsa a fő áramkör elemeinek paramétereit (válasszon más teljesítményű vagy kisebb tehetetlenségű motort, használjon rövidebb időállandójú erősítőt, kapcsolja be a kemény negatív visszacsatolást a rendszer leginerciálisabb elemeire kiterjedő stb.) .

Algoritmus a kívánt LFC létrehozásához

1. Vágási frekvencia kiválasztása L f (w).

Ha megadjuk a tranziens folyamat túllövési és csillapítási idejét, akkor V. V. Solodovnikov vagy A. V. Fateev nomogramjait használják; ha az M oszcillációs index be van állítva, akkor a számítás V. A. Besekersky módszere szerint történik.

V. V. Solodovnikov a minőségi nomogramok felépítését egy zárt ACS tipikus valós frekvenciamenetére alapozta (2. ábra). Statikus rendszerekhez ( =0) , asztatikus rendszerek esetén ( =1, 2,…) .

Ez a módszer feltételezi, hogy az arányt betartják.

A és dinamikus minőségi mutatókat kiindulónak vesszük, amelyek a zárt ACS valós frekvenciamenetének paramétereihez kapcsolódnak a V.V. minőségdiagram által. Solodovnikov (3. ábra). A görbe segítségével megadott értéknek megfelelően (3. ábra) a megfelelő érték kerül meghatározásra. Ezután a görbe szerint meghatározzuk azt az értéket, amely megegyezik a megadott értékkel, megkapjuk, ahol az a határfrekvencia érték, amelynél a szabályozási idő nem haladja meg a megadott értéket.

Másrészt a szabályozott koordináta megengedett gyorsulása korlátozza. Javasoljuk, hogy hol van a kezdeti eltérés.

A szabályozási idő megközelítőleg meghatározható egy empirikus képlettel, ahol a számláló együtthatója egyenlő 2 at, 3 at, 4 at.

Mindig kívánatos a rendszer minél gyorsabb megtervezése.

Általában nem haladja meg a fél évtizedet. Ennek oka a korrekciós eszközök bonyolultsága, a megkülönböztető linkek rendszerbe történő bevezetésének szükségessége, ami csökkenti a megbízhatóságot és a zajtűrést, valamint az állítható koordináta maximális megengedhető gyorsulásának korlátozása.

A vágási frekvencia csak növelésével növelhető. Ebben az esetben a statikus pontosság nő, de a stabilitási feltételek romlanak.

A kiválasztási döntést kellően indokolni kell.

1. Megszerkesztjük a középfrekvenciás aszimptotát.

1. A középfrekvenciás aszimptotát konjugáljuk az alacsony frekvenciájú aszimptotávalhogy abban a frekvencia tartományban, amelyben fázistöbblet legyen. A fázistöbbletet és a modulusfelesleget a nomogram határozza meg (4. ábra). A konjugált aszimptota meredeksége 20, -40 vagy 60 dB/dec =0 ( - a rendszer asztatizmusának sorrendje); -40, -60 dB/dec at =1 és -60 dB/dec  =2-nél.

Ha a fázistöbblet kisebbnek bizonyul, akkor a konjugáló aszimptotát balra kell tolni, vagy a meredekségét csökkenteni kell. Ha a fázistöbblet nagyobb, mint a megengedett érték, akkor a konjugáló aszimptota jobbra tolódik, vagy meredeksége megnő.

A kezdeti sarokfrekvenciát a kifejezés határozza meg.

1. A középfrekvenciás aszimptotát konjugáljuk a magas frekvenciájú résszelhogy abban a frekvenciatartományban, ahol a fázistöbblet van. A sarokfrekvenciát az arány határozza meg.

Ha a sarokfrekvencián<, то сопрягающую асимптоту смещают вправо или уменьшают ее наклон.

Ha >, akkor a konjugáló aszimptota balra tolódik, vagy meredeksége megnő. Az ajánlott eltérés néhány fok legyen. A sarok aszimptota jobb oldali sarokfrekvenciája.

Ennek az aszimptótának a meredeksége általában -40 dB/dec, és a megengedett eltérés. A vizsgálatot olyan gyakorisággal végezzük, amelyen.

1. A nagyfrekvenciás rész párhuzamosan vagy azzal kombinálva van kialakítva.

A jellemzőnek ez a része befolyásolja a rendszer simaságát.

Tehát a felépítés első szakaszában azokat a frekvenciákat, amelyeken a középfrekvenciás aszimptoták konjugálnak a konjugált aszimptotákkal, megtaláljuk a feltételekből. A második szakaszban a konjugálási frekvenciák értékeit finomítják, figyelembe véve a fázistúllépéseket. A harmadik szakaszban minden sarokfrekvenciát korrigálunk az eredeti rendszer sarokfrekvenciájához való közelségük feltétele szerint, azaz ha ezek a frekvenciák jelentéktelen mértékben különböznek egymástól.

Soros típusú korrekciós áramkör szintézise

Az 1. ábra sémájában a korrekciós áramkör paraméterei innen nyerhetők:

Térjünk át a logaritmikus frekvenciaválaszokra: ,

Magas frekvenciákon a szabályozó LAFC értéke "alapértelmezés szerint" nem haladhatja meg a 20 dB-t a zajvédelem állapotától függően. Az ACS visszacsatolásos szerkezeti-paraméteres optimalizálásának alapelve: a vezérlőnek tartalmaznia kell egy dinamikus kapcsolatot a vezérlőobjektum visszatérési átviteli függvényével megegyező vagy ahhoz közeli átviteli funkcióval.

Példaként tekintsük egy szekvenciális korrekciós áramkör számítását.

Legyen szükséges a statikus rendszer korrigálása. Tegyük fel, hogy építettünk. Úgy gondoljuk, hogy a rendszer minimális fáziskapcsolatokkal rendelkezik, ezért nem építjük fel a fázis-frekvenciás karakterisztikát (2. ábra).

Most már könnyű reprodukálni a korrekciós áramkör paramétereit. A leggyakrabban használt aktív korrekciós eszközök és passzív RC - láncok. A fizikai koncepciók alapján megépítjük az ábrán látható áramkört. 3.

A jel csillapítása az osztóval R1-R 2 magas frekvenciákon a jelgyengülésnek felel meg * by.

Ahol,

Magas frekvenciákon nem vezet be torzítást pozitív tényezőként. A vágási frekvenciát egy korrekciós áramkör segítségével balra tudjuk tolni és biztosítjuk a rendszer kívánt stabilitását és minőségét.

Az egymást követő KU előnyei:

1. A korrekciós eszköz egyszerűsége (sok esetben egyszerű passzív formában valósul meg RC-kontúrok);
2. Könnyű beilleszthetőség.

Hibák:

1. A szekvenciális korrekció hatása működés közben a paraméterek (erősítési tényezők, időállandók) változásával csökken, ezért a szekvenciális korrekcióval fokozott követelmények támasztják az elemek paramétereinek stabilitását, amit drágább elemek alkalmazásával érnek el;
2. Differenciáló fáziselőrelépés RC - az áramkörök (a mikrokontrollerek algoritmusai) érzékenyek a nagyfrekvenciás zajokra;
3. Szekvenciális integrátorok RC -az áramkörök több terjedelmes kondenzátort tartalmaznak (nagy időállandók megvalósítását igénylik), mint a visszacsatoló áramkör áramkörei.

Általában alacsony fogyasztású rendszerekben használják. Ez egyrészt a soros korrekciós eszközök egyszerűségével, másrészt azzal magyarázható, hogy ezekben a rendszerekben nem célszerű a végrehajtó motor méretével arányos, terjedelmes párhuzamos korrekciós eszközöket, például tachogenerátort használni.

Figyelembe kell venni, hogy az erősítők telítettsége miatt nem mindig célszerű a kívánt LAFC-t kialakítani az alacsony és középfrekvenciás tartományban az integráló és integro-differenciáló áramkörök vagy más hasonló jellemzőkkel rendelkező elemek szekvenciális beépítése miatt. a rendszerbe. Ezért a visszacsatolást gyakran használják az alacsony és közepes frekvencia tartományban történő alakításhoz.

Ellenpárhuzamos korrekciós áramkörök szintézise

A korrekciós áramkör bekapcsolásának helyének kiválasztásakor a következő szabályokat kell követni:

1. Azokat a hivatkozásokat le kell fedni, amelyek jelentősen negatívan befolyásolják a kívánt LACH típusát.
2. A visszacsatolással nem érintett kapcsolatok LAFC-jének meredekségét a közepes frekvencia tartományban a meredekséghez közel választják meg. Ennek a feltételnek a teljesítése lehetővé teszi számunkra, hogy egy egyszerű korrekciós áramkörrel rendelkezzünk.
3. A helyesbítő visszajelzésnek a lehető legtöbb hivatkozásra kell vonatkoznia nemlineáris jellemzők. A korlátban arra kell törekedni, hogy a visszacsatolás által nem lefedett hivatkozások között ne legyenek nemlineáris jellemzőkkel rendelkező elemek. A visszacsatolás ilyen beépítése lehetővé teszi a visszacsatolás által lefedett elemek jellemzői nemlinearitása rendszer működésére gyakorolt ​​hatásának jelentős csökkentését.
4. A visszajelzésnek ki kell terjednie a nagy átviteli együtthatóval rendelkező linkekre. Csak ebben az esetben lesz hatékony a visszacsatolás.
5. A visszacsatoló bemenet jelét megfelelő teljesítményű elemről kell venni, hogy a visszacsatolás beépítése ne terhelje. A visszacsatoló kimenet jelét általában a nagy bemeneti impedanciájú rendszerelemek bemenetére kell alkalmazni.
6. A korrekciós visszacsatolási hurkon belüli visszacsatolás helyének kiválasztásakor kívánatos, hogy az LAFC meredeksége a frekvenciatartományban 0 vagy 20 dB/dec legyen. Ennek a feltételnek a teljesítése lehetővé teszi számunkra, hogy egy egyszerű korrekciós áramkörrel rendelkezzünk.

Gyakran lefedik a rendszer erősítő útját vagy a rendszer teljesítmény részét. A korrekciós visszacsatolásokat általában erős rendszerekben használják.

A CEP előnyei:

1. Csökken a rendszerminőségi mutatók függése a változatlan rendszerrész elemeinek paramétereinek változásától, mivel jelentős frekvenciatartományban a visszacsatolással lefedett rendszerszakasz átviteli függvényét a rendszer átviteli függvényének reciproka határozza meg. anti-párhuzamos korrekciós eszköz. Ezért az eredeti rendszer elemeire vonatkozó követelmények kevésbé szigorúak, mint a szekvenciális korrekciónál.
2. A visszacsatolással lefedett elemek nemlineáris karakterisztikája linearizált, mivel a rendszer fedett szakaszának átviteli tulajdonságait a visszacsatoló körben lévő hurok paraméterei határozzák meg.
3. A back-to-back korrekciós eszközök ellátása még akkor sem okoz nehézséget, ha az nagy teljesítményt igényel, mivel a visszacsatolás általában a rendszer végpontjairól indul, erős kimenettel.
4. Az anti-párhuzamos korrekciós eszközök kisebb zavarás mellett működnek, mint a sorosok, mivel a beléjük érkező jel áthalad a teljes rendszeren, ami egy aluláteresztő szűrő. Emiatt az ellenpárhuzamos korrekciós eszközök hatékonysága a hibajel interferenciája esetén kevésbé csökken, mint a soros korrekciós eszközöké.
5. A szekvenciális korrekciós eszközzel ellentétben a visszacsatolás lehetővé teszi a kívánt LAFC legnagyobb időállandójának megvalósítását saját időállandóinak viszonylag kis értékeivel.

Hibák:

1. A hátoldali KU-k gyakran tartalmaznak drága vagy terjedelmes elemeket (például tachogenerátorokat, differenciáló transzformátorokat).
2. A visszacsatoló jel és a hibajel összegzését úgy kell megvalósítani, hogy a visszacsatolás ne söntölje az erősítő bemenetét.
3. A korrekciós visszacsatolás által kialakított hurok instabil lehet. A belső áramkörök stabilitási határainak csökkentése rontja a rendszer egészének megbízhatóságát.

Meghatározási módszerek:

1. Analitikai;
2. Grafikus-analitikai;
3. Modell-kísérleti.

Az anti-párhuzamos korrekciós áramkör kiszámítása után ellenőrizni kell a belső áramkör stabilitását. Ha a fő visszacsatolás nyitva van, és a belső áramkör instabil, akkor a rendszer elemei meghibásodhatnak. Ha a belső áramkör instabil, akkor annak stabilitását soros korrekciós áramkör biztosítja.

Hozzávetőleges módszer a korrekciós negatív visszacsatolás LFC létrehozására

Legyen a blokkdiagram a vetített

A rendszer a képen látható formára kerül

Az 1. ábrán.

korrekciós visszacsatolás;

terjedés

nyílt hurkú referenciafüggvény (javítatlan)

rendszerek.

Ilyen blokkdiagram esetén a korrigált nyílt hurkú rendszer átviteli függvénye.

Abban a frekvencia tartományban, aholaz egyenlet így lesz felírva

Azok.

Kiválasztási feltétel ; (1)

- kiválasztási egyenlet (alacsony és magas frekvencia tartományban) (2)

Abban a frekvencia tartományban, ahol

Kiválasztási feltétel ; (3)

kapunk

azaz.,

ahol - kiválasztási egyenlet(közepes frekvencia tartományban). (4)

Ezután az építési algoritmus a következő:

1. Mi építkezünk.
2. Mi építkezünk.
3. Felépítjük és meghatározzuk azt a frekvenciatartományt, ahol ez a karakterisztika nagyobb, mint nulla (kiválasztási feltétel (3)).
4. A rendszer konkrét műszaki megvalósítása alapján határozzák meg, i.e. be- és kilépési pontok a korrekciós visszajelzéshez.
5. Mi építkezünk.
6. A kiválasztott frekvencia tartományban felépítjük a korrekciós elem logaritmikus frekvenciamenetét, abból kivonva a (4) szelekciós egyenlet szerint.
7. Az alacsony frekvenciájú tartományban, ahol ((1) kiválasztási feltétel), úgy választunk, hogy a (2) szelekciós egyenlet teljesüljön: .
8. BAN BEN nagyfrekvenciás régió a (2) egyenlőtlenség általában 0 dB/dec aszimptota meredekségnél teljesül.
9. A konjugált aszimptoták meredekségét és hosszát a korrekciós eszköz áramköri megvalósításának egyszerűsége alapján választjuk meg.
10. A LACHH szerint mi határozzuk meg és tervezzük kördiagramm javító link.

Példa. Legyen és adatott. A visszajelzés által érintett linkek meghatározása megtörtént. Építéshez szükséges. A konstrukció a 2. ábrán látható. A kezdeti rendszer minimális fázisú. Az építés után ellenőrizni kell a kiszámított kontúr stabilitását.

Egy pontos módszer egy javító visszacsatolási kapcsolat LFC-jének létrehozására

Ha szigorúan be kell tartani a megadott minőségi mutatókat, akkor ki kell számítani a korrekciós áramkör frekvenciajellemzőinek pontos értékeit.

A nem javított ACS eredeti blokkvázlata

Átalakított blokkdiagram

Korrigált ACS-egyenérték blokkdiagram

Vezessük be a jelölést: , (1)

Akkor.

Ez lehetővé teszi számunkra, hogy a zárás nomogramjait használjuk, és megtaláljuk és.

Tegyük fel, hogy és ismertek. A bezárás nomogramját használjuk fordított sorrendben:

, => , .

Aztán a kifejezésből

Egy anti-párhuzamos korrekciós áramkör LFC:

A korrekciós áramkör paramétereinek kiválasztásához az LAFC-t aszimptotikus formában kell ábrázolni.

Közvetlen párhuzamos korrekciós kapcsolat LFC felépítése

A megtervezett rendszer blokkvázlata az 1. ábra formájára átalakul.

Ebben az esetben célszerű az átviteli függvényt figyelembe venni.

A és frekvenciakarakterisztikát a soros korrekciós áramkör frekvenciakarakterisztikájához hasonlóan határozzák meg.

Abban a frekvencia tartományban ahol, a jellemzők

azok. a korrekciós áramkör nem a rendszer működését befolyásolja, hanem a frekvencia tartományban, ahol, a jellemzőket

a rendszer viselkedését pedig a közvetlen párhuzamos áramkör paraméterei határozzák meg.

A frekvencia tartományban ahol, célszerű az LFC meghatározásakor és a párhuzamosan kapcsolt linkeket a következő formában bemutatni, ahol, .

A szekvenciális korrekciós eszköz és felépítés LFC-je, mint korábban. A lezárás nomogramját felhasználva megtaláljuk és végül a .

Korrekciós eszköz tervezése

CU minőségi kritériumok:

1. Megbízhatóság;
2. Alacsony költségű;
3. Az áramkör megvalósításának egyszerűsége;
4. fenntarthatóság;
5. Zajvédelem;
6. Alacsony energia fogyasztás;
7. Könnyű gyártás és kezelés.

Korlátozások:

1. Nem ajánlott kondenzátorokat vagy ellenállásokat beépíteni egy korrekciós linkbe, amelyek értéke két vagy három nagyságrenddel különbözik.
2. A korrekciós linkek LAFC-jének frekvenciahosszabbítása legfeljebb 2-3 évtized, amplitúdója legfeljebb 20-30 dB lehet.
3. A passzív négyterminális hálózat átviteli együtthatója nem lehet kisebb, mint 0,05-0,1.
4. Az ellenállások besorolása aktív korrekciós kapcsolatokban:

a) a visszacsatoló áramkörben legfeljebb 1-1,5 MΩ és legalább tíz kΩ;

b) a közvetlen csatornás áramkörben több tíz kΩ-tól 1 MΩ-ig.

1. A kondenzátorok névleges értékei: mikrofaradok egységei több száz pFarad.

A javító hivatkozások típusai

1. Passzív négypólusok ( R - L - C -láncok).

Ha, akkor a terhelés hatása a információs folyamatok elhanyagolható. .

Ezekben az áramkörökben a kimeneti jel gyengébb (vagy azonos szintű), mint a bemenet.

Példa. Passzív integro-differenciáló link.

Ahol.

A differenciáló hatás túlsúlyát a csillapítás mértéke biztosítja k<0.5 или иначе.

Mivel az ellenállás a legnagyobb, a korrekciós áramkör elemeinek számítását célszerű a feltételből, beállításból kezdeni.

Jelöljük hol;

definiáljon egy köztes paramétert =>

tehát k = D .

A link bemeneti impedanciája at DC,

váltakozó áramon

Az ellenállások illesztésénél az egyenáram elégséges feltétele az összefüggés teljesülése,

váltakozó áramon.

1. Aktív négypólusok.

Ha az erősítő átviteli tényezője >>1.

Példa . Elsőrendű aktív valós megkülönböztető link.

Sőt, .

az üzembe helyezés során van kiválasztva (az erősítő nulla beállítása).

váltóáramon és egyenáramon a bemeneti impedancia azonos.

kimeneti impedancia műveleti erősítők több tíz ohm, és főként a kimeneti tranzisztorok kollektoráramköreiben lévő ellenállások értékei határozzák meg.

A séma nem a teljes frekvenciatartományban nyújt előrelépést, hanem csak a rendszer vágási frekvenciájához közeli bizonyos sávban, amely általában az eredeti ACS alacsony és közepes frekvenciájának tartományában található. Az ideális kapcsolat erősen kiemeli a magas frekvenciákat, amelyek tartományában található a hasznos jelre szuperponált interferencia spektrum, miközben a valós áramkör jelentős erősítés nélkül továbbítja azokat.

1. Differenciáló transzformátor.

A transzformátor primer tekercsének áramkörének ellenállása.

transzformátor transzformációs arány.

A stabilizáló transzformátor átviteli funkciója a

úgy néz ki, mint a

Ahol a transzformátor induktivitása üresjáratban; .

1. Passzív négypólusú váltakozó áram.

AC áramkörökben DC korrekciós áramkörök használhatók.

A korrekciós áramkörök bekapcsolásának sémája a következő:

Az elemi korrekciós kapcsolatok koordinálása

Gyártva:

1. Az aktív kapcsolatok terhelése szerint (az erősítők terhelési árama nem haladhatja meg a megengedett maximális értékeket);
2. Ellenállás kimeneti bemenettel (egyenáramnál és a rendszer működési tartományának felső frekvenciáján).

A műveleti erősítő terhelési értékei az alkalmazási specifikációkban vannak megadva, és általában nagyobbak, mint 1 kΩ.

Jegyzet. Jel<< означает меньше как минимум в 10 раз.

A műveleti erősítőkre vonatkozó követelmények:

1. Feszültségerősítés.
2. Kis nulla drift.
3. Nagy bemeneti impedancia (100 kΩ 3MΩ).
4. Alacsony kimeneti ellenállás (tíz ohm).
5. Működési frekvenciatartomány (sávszélesség).
6. Tápfeszültség +5V, de legalább 10V.
7. Kivitel (erősítők száma egy házban).

Tipikus szabályozók

Szabályozó típusok:

1. P-szabályozó (gr. statos álló; a statikus szabályozó arányos szabályozási törvényt alkot);

Növekvő k p a steady-state hiba csökken, de a mérési zaj növekszik, ami a működtető elemek aktivitásának növekedéséhez vezet (rángatóan működnek), a mechanikai rész elhasználódik és a berendezés élettartama jelentősen csökken.

Hibák:

● a szabályozott érték elkerülhetetlen eltérése a beállított értéktől, ha az objektum statikus;

● a szabályozó késleltetett reakciója a zavaró hatásokra a tranziens folyamat elején.

1. I-szabályozó (integrált);
2. PD vezérlő (arányos-differenciál);
3. PI vezérlő (arányos-integrál);
4. PID szabályozó (arányos-integrál-differenciál);

1. Relé vezérlő.

A D típusú szabályozót visszacsatolásra használják, a DI-t nem.

Ezek a szabályozók sok esetben biztosíthatjákelfogadható menedzsment, könnyen beállítható és olcsó tömeggyártásban.

PD vezérlő

Szerkezeti séma:

kényszerítő link.

a PD vezérlő valós átviteli funkciója.

szabályozási törvény.

(1) szabályozó nélkül;

(2) P-szabályozó;

(3) PD vezérlő.

A PD vezérlő előnyei:

1. A stabilitási határ növekszik;
2. Jelentősen javult a minőség

szabályozás (csökkenti a fluktuációt

És az átmenet ideje

folyamat).

A PD vezérlő hátrányai:

1. Alacsony szabályozási pontosság (statikus működés

az eredeti rendszer nem változik mikor k p \u003d 1);

1. A magas frekvenciákon fellépő interferencia felerősödik és

telítettség miatti zavar a rendszerben

erősítők;

1. Nehéz megvalósítani a gyakorlatban.

PD vezérlő megvalósítása

A bemeneti és visszacsatoló jelek összegzése egyszerűen történik.

Ha megváltoztatja a bemeneti művelet és a visszacsatolás előjeleit, akkor a vezérlő kimenetére invertert kell csatlakoztatni.

A Zener-diódák a műveleti erősítő visszacsatolásában úgy vannak kialakítva, hogy a kimeneti jelszintet egy előre meghatározott értékre korlátozzák.

A bemeneti áramkörökben és szükség szerint be vannak kapcsolva. Kívánatos, hogy. Ha nincs kizárva, akkor az erősítő telítettségi üzemmódba léphet az interferencia miatt. Kiválasztva (érték 20 kOhm-ig).

A vezérlő átviteli funkciója a vezérlőcsatornán:

PI vezérlő

(görög isos even, dromos futás; izodróm szabályozó)

Alacsony frekvenciákon az integráló hatás érvényesül (nincs statikus hiba), magas frekvenciákon pedig a hatás (a tranziens folyamat minősége jobb, mint az I-szabályozási törvénynél).

szabályozási törvény.

1. szabályozó hiánya;
2. P-szabályozó;
3. PI vezérlő.

Előnyök:

1. Könnyű végrehajtás;
2. Jelentősen javítja a statikus szabályozás pontosságát:

A steady-state hiba állandó bemeneti műveletnél nulla;

Ez a hiba érzéketlen az objektumparaméter-módosításokra.

Hibák : a rendszer asztatizmusa eggyel nő, és ennek következtében a stabilitási határ csökken, a tranziens oszcillációs folyamata nő, nő.

A PI vezérlő megvalósítása

PID vezérlő

Alacsony frekvencián az integráló hatás érvényesül, magas frekvenciákon pedig a differenciáló hatás.

szabályozási törvény.

A PID szabályozó telepítésekor a statikus rendszer asztatikussá válik (a statikus hiba nulla), azonban a dinamikában a differenciáló komponens hatására megszűnik az asztatizmus, azaz javul a tranziens folyamat minősége.

Előnyök:

1. Nagy statikus pontosság;
2. Nagy teljesítményű;
3. Nagy stabilitási határ.

Hibák:

1. A leírt rendszerekre vonatkozik

egy alacsony differenciálegyenletei

sorrendben, ha egy objektumnak egy vagy két pólusa van

vagy a második modelljével közelíthető

rendelés.

1. Az irányítás minőségével szemben támasztott követelmények átlagosak.

PID vezérlő megvalósítás

hol, és.

A műveleti erősítő LAFC-je szerint meghatározzuk. Ekkor a valódi vezérlő átviteli függvényének formája van

A rendszerekben leggyakrabban a PID szabályozót használják.

1. Késleltetett objektumok esetén, amelyek inerciális része közel van az elsőrendű linkhez, célszerű a PI vezérlőt használni;
2. Késleltetett objektumok esetén, amelyek inerciális részének sorrendje van, a legjobb szabályozó a PID szabályozó;
3. A PID-szabályozók hatékonyan csökkentik az egyensúlyi hibát és javítják a tranziens válasz típusát, ha a vezérlőobjektum egy vagy két pólusú (vagy másodrendű modellel közelíthető);
4. Ha a szabályozási folyamatot nagy dinamika jellemzi, mint például egy áramlás- vagy nyomásszabályozó rendszerben, a differenciáló komponenst nem használják az öngerjesztés jelenségének elkerülése érdekében.

Kombinált vezérlőrendszerek számítása

Kombináltolyan automatikus rendszerben történő szabályozás, amikor az eltéréssel zárt szabályozási kör mellett külső kiegyenlítő berendezést alkalmaznak a hatások beállítására vagy zavarására.

Az invariancia elvea dinamikus és statikus hibák kompenzációjának elve, függetlenül a vezérlőcsatornán keresztüli bemeneti művelet formájától vagy a zavaró hatás kompenzációjától.

tekintetében invariáns

zavaró hatás, ha az átmeneti folyamat befejezése után,

a kezdeti feltételek határozzák meg, a szabályozott érték és a rendszerhiba nem

ettől a hatástól függ.

Az automatikus vezérlőrendszer aztekintetében invariáns

mester hatása, ha az által meghatározott tranziens folyamat befejezése után

kezdeti feltételek mellett a rendszer hibája nem ettől a hatástól függ.

1. Kompenzáló eszközök számítása a perturbációs csatorna szerint

Alakítsuk át az eredeti rendszer blokkdiagramját a bemutatott formára

az 1. ábrán.

Vigyük át a perturbáció alkalmazási pontját a rendszer bemenetére (2. ábra).

Írjuk fel a kimeneti koordináta egyenletét: .

A perturbáció hatása a kimeneti függvényre f hiányzik, ha a feltétel teljesülabszolút változatlanságrendszerek a zavaró hatásokra:

A perturbáció teljes kompenzációjának feltétele.

Külső vezérlőket használnak a perturbációs csatorna invarianciájának meghatározására, pontossággal , mivel a nevező sorrendje általában nagyobb, mint a számlálóé.

Példa . Hagyja, hogy az objektum és a vezérlő periodikus kapcsolatként viselkedjen. A legnagyobb időállandó általában az objektumhoz tartozik.

Akkor

ábra grafikonjai. 3.

A kiegyenlítő áramkörnek differenciáló tulajdonságokkal, magas frekvenciákon pedig aktív differenciáló tulajdonságokkal kell rendelkeznie (mivel a karakterisztika részben a frekvencia tengelye felett helyezkedik el).

Az abszolút invariancia elérése lehetetlen, azonban a kompenzációs hatás jelentős lehet egy egyszerű, korlátozott frekvenciatartományban való megvalósítást biztosító kompenzáló áramkörrel is (3. ábra).

Műszakilag nehéz és nem mindig lehetséges a zavar mérése, ezért a rendszerek tervezésekor gyakran alkalmaznak indirekt módszereket a zavarok mérésére.

2. Vezérlőcsatornán keresztül hibakompenzált rendszerek számítása

Ehhez a rendszerhez, amelynek blokkvázlata a 2. ábrán látható. 4, a következő összefüggések érvényesek:

átviteli funkció véletlenül.

A teljes hibakompenzáció feltételét úgy érhetjük el, ha a következő paraméterekkel rendelkező kompenzáló áramkört választjuk:

(1) a rendszer abszolút invarianciájának feltétele a vezérlőcsatorna hibájával szemben.

A nyomkövető rendszerek asztatikusként vannak megvalósítva. Vegyünk egy példát az ilyen rendszerekre (5. ábra).

A nagyfrekvenciás tartományban a kiegyenlítő áramkör másodrendű differenciálódása az erősítők telítődéséhez vezet magas zajszint mellett. Ezért közelítő megvalósítást hajtanak végre, amely kézzelfogható szabályozási hatást ad.

Az asztatikus rendszereket minőségi tényező átviteli együttható jellemzi k meghatározva at =1 és  = k .

Ha k =10, akkor a hiba 10%, mivel

Alacsony minőségű rendszer (6. ábra).

Bevezetünk egy kompenzáló áramkört az átviteli funkcióval

Ilyen áramkörként tachogenerátor is szolgálhat, ha

Mechanikus bemenet. Alacsony minőségű rendszer megvalósítása

Egyszerű.

Legyen, az (1) feltételből kapjuk.

Ekkor egy 1. rendű asztatikus rendszerrel kapunk egy rendszert

másodrendű asztatizmus (7. ábra).

Mindig Y lemarad a vezérlőjeltől; bevezetésével csökkentjük a hibát. A kiegyenlítő áramkör nem befolyásolja a stabilitást.

Általános szabály, hogy egy kompenzáló hivatkozásnak megkülönböztető tulajdonságokkal kell rendelkeznie, és aktív elemek felhasználásával kell megvalósítani. Az abszolút változatlanság feltételének pontos teljesítése lehetetlen a másodrendűnél magasabb derivált előállítás technikai céltalansága miatt (nagy zajszint kerül a vezérlőkörbe, nő a kiegyenlítő berendezés bonyolultsága) és a tehetetlenség miatt. valódi technikai eszközök. A kiegyenlítő berendezés periodikus láncszemeinek száma megegyezik az elemi erősítő láncszemek számával. Az időszakos kapcsolatok időállandóit a kapcsolatok működésének állapota szerint számítják ki jelentős frekvenciatartományban, pl.

A többkörös automata vezérlőrendszer felépítésének elvét a szabályozók kaszkádcsatlakozásával hívjákalárendelt szabályozás elve.

A két vagy több hurokkal rendelkező alárendelt vezérlés ACS szintézise a hurkok egymást követő optimalizálásával történik, a belsőtől kezdve.

∆θ ,

jégeső

∆L,

dB

w és (p)

W A1 (p)

1/T p

1/T 0

Egyéb kapcsolódó munkák, amelyek érdekelhetik.vshm>
2007.		Automatikus vezérlőrendszerek dinamikus üzemmódja	100,64 KB
	Az ACS dinamikus módja. A dinamika egyenlete A steady-state üzemmód nem jellemző az ACS-re. Így az ACS fő működési módjának azt a dinamikus üzemmódot tekintjük, amelyet tranziens folyamatok előfordulása jellemez. Ezért az ACS fejlesztésének második fő feladata az elemzés dinamikus módok ACS munka.
12933.		DISZKRÉT VEZÉRLŐRENDSZEREK SZINTÉZISE	221,91 KB
	A digitális vezérlőeszközök szintetizálásának feladata Azokban az esetekben, amikor egy zárt diszkrét, funkcionálisan szükséges elemekből álló rendszer instabil, vagy minőségi mutatói nem felelnek meg az elvárásoknak, felmerül a korrekció problémája, vagy egy vezérlőeszköz szintetizálásának feladata. Jelenleg a vezérlőeszközök felépítésének legracionálisabb módja a vezérlő számítógépek vagy speciális digitális számítógépek TsV ...
2741.		IRÁNYÍTÁSI RENDSZEREK SZINTÉZISE VISSZAJELZÉSÉVEL	407,23 KB
	Építsük fel a folytonos és diszkrét modellek tranziens és frekvenciaválaszait: Folyamatos rendszer tranziens válasza. Egy diszkrét rendszer tranziens válasza. Folyamatos rendszer frekvenciakarakterisztikája.
3208.		Automatikus vezérlőrendszerek elemzésének és felépítésének alapjai	458,63 KB
	Adott dinamikus objektumhoz önállóan fejleszteni, vagy a szakirodalomból átvenni az eltérés elvén működő automatikus vezérlőrendszer diagramját. Fejlessze ki a kombinált rendszer olyan változatát, amely szabályozási hurkokat tartalmaz az eltérésekhez és zavarokhoz.
5910.		Automatikus vezérlőrendszerek digitális számítógéppel	928,83 KB
	Az elmúlt két évtizedben a digitális számítógépek megbízhatósága és költsége jelentősen megnőtt. E tekintetben egyre gyakrabban használják őket vezérlőrendszerekben szabályozóként. A kvantálási periódussal megegyező idő alatt a számítógép képes végrehajtani nagyszámú számításokat végez, és kimenőjelet generál, amelyet azután az objektum vezérlésére használnak
5106.		Az irányítási rendszerek tanulmányozásának fő típusai: marketing, szociológiai, gazdasági (jellemzőik). Az irányítási rendszerek fejlesztésének fő irányai	178,73 KB
	A modern termelési és társadalmi szerkezet dinamizmusával összefüggésben a menedzsmentnek a folyamatos fejlődés állapotában kell lennie, ami ma már nem valósítható meg e fejlődés útjainak és lehetőségeinek feltárása nélkül.
14277.		Bevezetés a rendszerek elemzésébe, szintézisébe és modellezésébe	582,75 KB
	Szigorúan véve a rendszert három tudományág vizsgálja: a rendszertan, az elméleti szempontokat vizsgáló és elméleti módszereket alkalmazó rendszerelmélet, információelmélet, valószínűségszámítás, játékelmélet stb. ok-okozati összefüggések ebben a rendszerben. A rendszer szerveződésének különböző formái lehetnek, például biológiai információs, ökológiai, gazdasági, társadalmi, időbeli és térbeli, és az anyag és a társadalom ok-okozati összefüggései határozzák meg. Nál nél...
5435.		Az iszapsűrítési folyamat automatikus vezérlőrendszerének fejlesztése	515,4 KB
	Az Uralkali granulátumát főként Brazíliába, az USA-ba és Kínába exportálják, ahol a továbbiakban vagy közvetlenül a talajba juttatják, vagy nitrogén- és foszforműtrágyákkal keverik.
20340.		A VÁLLALKOZÁSI IRÁNYÍTÁSI RENDSZER ELEMZÉSE ÉS SZINTÉZISE	338,39 KB
	Az irányítási rendszer fejlesztése, valamint a mai vezetési gyakorlat modern körülmények között akut problémát jelez a kutatási megközelítés szükségességében mind a vállalkozás vezetésében, mind annak javításában, fejlesztésében.
1891.		Egy diszkrét modális szabályozási törvény szintézise L.M. módszerével. Boychuk	345,04 KB
	A W(z) függvény alapján készítsen leírást egy diszkrét objektumról az állapottérben. Ellenőrizze az objektum irányíthatósági és megfigyelhetőségi feltételeinek teljesülését.

A logaritmikus frekvenciaválasz módszerrel meghatározzuk a korrekciós eszközök frekvenciaátviteli függvényeit, amelyek a dinamikus teljesítményt közelebb hozzák a kívánthoz. Ez a módszer a leghatékonyabban lineáris vagy digitális korrekciós eszközökkel rendelkező rendszerek szintézisére használható, mivel az ilyen rendszerekben a linkek frekvenciakarakterisztikája nem függ az amplitúdótól. bemeneti jelek. Az ACS szintézise a logaritmikus frekvenciakarakterisztika módszerével a következő műveleteket tartalmazza:

Az első szakaszban az ACS változatlan részének ismert átviteli függvénye szerint annak logaritmikus frekvenciamenetét építik fel. A legtöbb esetben elegendő az aszimptotikus frekvenciaválaszok alkalmazása.

A második lépésben megépül az ACS kívánt logaritmikus frekvenciamenete, amely kielégíti a felállított követelményeket. A kívánt LAFC típusának meghatározása a rendszer célja, az átállási folyamat időpontja, a túllépés és a hibaarányok alapján történik. Ebben az esetben a tipikus frekvenciaválaszokat gyakran használják különböző asztatizmus-rendű rendszerekben. A kívánt LAFC megalkotásánál meg kell győződni arról, hogy az amplitúdó karakterisztika típusa teljes mértékben meghatározza a tranziens folyamatok jellegét, és nem kell a fázisfrekvencia-választ figyelembe venni. Ez utóbbi igaz a minimális fázisú rendszerekre, amelyekre jellemző a jobb oldali félsíkban elhelyezkedő nullák és pólusok hiánya. A kívánt logaritmikus amplitúdó és fáziskarakterisztika kiválasztásakor fontos, hogy ez utóbbiak biztosítsák a szükséges stabilitási ráhagyást a rendszer vágási frekvenciáján. Ehhez speciális nomogramokat használnak, amelyek formáját az ábra mutatja. 1.

16-1. ábra Görbék a stabilitási határ kiválasztásához amplitúdóban (a) és fázisban (b) a túllépés mértékétől függően

Az ACS kielégítő minőségi mutatói dinamikus üzemmódban akkor érhetők el, ha az abszcissza tengely amplitúdója -20 dB/dec meredekséggel metszi.

16-2. ábra A PCU jellemzőinek meghatározása

Az utolsó lépésben a nem korrigált rendszer frekvenciakarakterisztikájának és a kívánt frekvenciakarakterisztikának összehasonlításából meghatározzuk a korrekciós eszköz frekvenciatulajdonságait. Lineáris korrekciós eszközök alkalmazásakor a soros korrekciós eszköz (SCU) logaritmikus frekvenciaválaszát úgy találhatjuk meg, hogy a korrigálatlan rendszer LAFC-jét kivonjuk az ACS kívánt LAFC-jából, azaz.

Ennélfogva

Megjegyzendő, hogy a szekvenciális korrekciós eszköz átviteli funkciójával könnyen meghatározható a közvetlen vagy visszacsatoló áramkörben lévő linkek átviteli funkciói, amelyek segítségével az automatikus vezérlőrendszer dinamikus mutatói korrigálódnak.

A következő lépés a korrekciós eszköz megvalósítási módjának, sémájának és paramétereinek meghatározása.

A korrekciós eszköz szintézisének utolsó lépése az ACS ellenőrző számítása, amely a rendszer tranziens folyamatainak ábrázolásából áll a kiválasztott korrekciós eszközzel. Ebben a szakaszban célszerű használni Számítástechnikaés modellező szoftverrendszerek VinSim, WorkBench, CircuitMaker, MathCAD.

Mutassunk csak néhány eredményt az ACS szintézis problémájának megoldásából, és nevezzük meg azok szerzőit.

Az I.A. hiperbolája Vyshnegradsky (1832-1895), amelynek segítségével meghatározzák az ACS stabilitási régióját és instabilitási tartományát, amelynek viselkedését egy harmadrendű DE írja le. Hyperbola I.A. Vyshnegradsky célja, hogy megoldja az ACS stabilizálásának problémáját "bemenet-kimenet" formájában; lehetővé teszi az időszakos és oszcilláló tranziens folyamatok területének kiemelését. Eredményével I.A. Vyshnegradsky szorosan kapcsolódik a modális szabályozás problémájához, amelyet N. N. formalizált. Rosenbrock, és ennek a problémának a J. Ackerman által javasolt analitikus megoldása a skaláris esetre.

1940-ben V.S. Kulebakin megfogalmazott egy megközelítést, amelyet a szabályozók kétlépcsős szintézise elvének nevezhetünk (kétlépcsős korrekció elve). Tartalma abban rejlik, hogy az első szakaszban a zárt rendszer referencia operátora kerül kiválasztásra (stacionárius rendszerek esetén a referencia átviteli függvény (TF) We(s)), a második szakaszban pedig a blokkvázlat és paraméterek. a vezérlőt, valamint a hajtóművet, amely teljesítménnyel rendelkezik, biztosítva a szükséges fordulatszámot.

Ami a stacionárius lineáris ACS osztályát illeti, jelentős eredményeket értek el V.A. munkáiban az olyan rendszerek referenciaátviteli függvényeinek kiválasztásában, amelyek megfelelnek néhány tipikus hasznos jel műszaki követelményeinek. Bodner, B.N. Petrova, V.V. Solodovnikova, G.S. Pospelova, T.N. Sokolova, S.P. Strelkova, A.A. Feldbaum.

A véletlenszerű folyamatoknak kitett ACS szintézis problémáinak megoldásában fontos szerepet játszik az optimális (referencia) rendszer dinamikus jellemzőinek megtalálása. E probléma megoldásában nagy jelentőséggel bírnak N. Wiener, L. Zade és J. Ragazzini, V.V. Solodovnikova, V.S. Pugacheva, P.S. Matveeva, K.A. Pupkova, V.I. Kukhtenko.

A V.V. által kidolgozott frekvenciamódszerben. Solodovnikov és a mérnöki gyakorlatban széles körben használt számításokat tipikus logaritmikus amplitúdó-frekvencia-karakterisztikák segítségével végzik, amelyekhez a szabályozási folyamatok minőségi mutatóinak részletes nomogramjait építik. Ezen nomogramok segítségével lehetőség nyílik a szintetizált rendszer referencia amplitúdó-frekvencia-válaszának felépítésére (1. fokozat megvalósítása), átviteli függvényének meghatározására, a korrekciós eszköz frekvenciakarakterisztikájának és átviteli függvényének megtalálására.

Ya.Z. Tsypkin megvizsgálta a zárt ACS referenciakarakterisztikájának meghatározásának problémáját olyan esetekben, amikor az integrált négyzeteltérést és a szabályozási energiát választják minőségi mutatóként.

Az elméleti rendelkezések, amelyek a szintézis probléma megoldásának alapját képezik, tükröződnek E.P. munkáiban. Popova és V.A. Bessekersky.

Az MM referenciarendszer felépítésének problémájának megoldásának széles skáláját fontolgatta, például Butterworth-szűrők használatával, A.A. Pervozvansky.

V.S. Kulebakin egy módszert javasolt az automatikus vezérlőrendszerek szintézisére, amelyet másod- és harmadrendű lineáris differenciálegyenletekkel írnak le, és amelyek megfelelnek bizonyos műszaki követelményeknek. Az ilyen rendszerek esetében a referenciaátviteli függvényt a megvalósítási feltételből választjuk ki adott formábanátmeneti folyamat. A kiválasztott referencia átviteli függvény alapján a valós rendszer paraméterei megtalálhatók. Ezt a szintézis módszert standard együtthatók módszerének nevezik. Ennek a módszernek az a jellemzője, hogy a kívánt paramétereket a vezérlőrendszer referencia- és valós átviteli függvényeinek megfelelő operátoraihoz tartozó együtthatók egyenlítésével kapott egyenletrendszer megoldásával határozzuk meg.

A standard együtthatók módszerének fő hátránya a szintézisprobléma megoldásában sok esetben az e rendszer paramétereinek meghatározására szolgáló egyenletrendszer feloldhatatlansága.

V.A. Bodner megmutatta, hogy ha a fordított párhuzamos korrekciós eszközöket bizonyos módon bekapcsoljuk, a rendszer megoldhatóvá válik.

A vezérlőrendszerben szereplő elemek paramétereinek meghatározásával, valamint a tervezett rendszer referencia MM és MM egyenlőségének biztosításával kapcsolatos jelentős eredményeket ért el V.V. Solodovnikov, V.G. Segalin, Gullemin, T.N. Szokolov, V.R. Evans, V.A. Bodner, V.S. Kulebakin, E.G. Uderman és mások.

A mérnöki problémák megoldására az ACS szintézisére szolgáló módszereket fejlesztettek ki a következő megfogalmazásokban:

• 1. Szintézis a folyamatok képeinek adott póluselrendezésén (átviteli függvény), valamint a kép nevező együtthatósíkjának (vagy rendszerparaméterek síkjának) D-particionálása alapján.
• 2. Szintézis az átviteli függvény pólusainak és nulláinak adott elrendezésére, beleértve a gyökérlókusz módszerét is.
• 3. Szintézis integrálbecslésekkel.
• 4. Az amplitúdó-fázis és a valós frekvencia karakterisztikák szintézise hasonlósági módszerrel.

Az átviteli függvény pólusainak elhelyezkedésére vonatkozó szintézis módszereket G.N. Nikolsky, V.K. Popova, T.N. Sokolova, Z.Sh. Bloch, Yu.I. Neimark és mások.

Az átviteli függvény pólusainak és nulláinak adott (kölcsönös) elrendezése szerinti szintézis módszere minden mutatót megadhat a tranziens folyamat minőségére vonatkozóan. S.P. munkáiban figyelembe veszik. Strelkova, E.P. Popov, Traxela és mások.

Ezenkívül a gyökérmódszereket K.F. Teodorchik, G.A. Bendrikov, G.V. Rimszkij, Gullemin.

Az N.T. által kidolgozott módszer. Kuzovkov lehetővé teszi a vezérlési folyamat minőségének fő mutatóinak összekapcsolását a szintetizált rendszer domináns pólusainak és nulláinak értékeivel, valamint e pólusok és nullák összekapcsolását egy változó paraméterrel.

Néhány paraméter meghatározásához a tranziens folyamat minőségére vonatkozó integrált becsléseket dolgoztak ki L.I. Mandelstam, B.V. Bulgakov, V.S. Kulebakina, A.A. Feldbaum, A.A. Krasovsky és mások.

A rendszer paraméterei a funkcionális minimalizálás eredményeként kerülnek meghatározásra

ahol V általában másodfokú alak.

Az I integrált a rendszer differenciálegyenleteinek integrálása nélkül találjuk meg.

A linkek szintézisét a korrigált és nem korrigált rendszerek amplitúdó-fázis jellemzői szerint A.V. munkája javasolta. Fateeva.

A.V. Basharin grafikus módszert dolgozott ki nemlineáris vezérlőrendszerek szintézisére, amely változó paraméterű rendszerekre is alkalmazható.

N.N. Sokolov a linearizált automata vezérlőrendszerek szintézisének problémáinak széles skáláját tanulmányozta, fő figyelmet fordítva a referenciaátviteli függvények meghatározására szolgáló módszerekre. A vezérlők szintetizálásának problémájának megoldását, a korrekciós áramkörök paramétereinek lineáris differenciáloperátorok segítségével történő kiszámítására szolgáló algoritmushoz való hozzárendelését a változó paraméterekkel rendelkező rendszerek osztályába tanulmányozta A.V. Solodov.

A rendszerdinamika inverz problémái alkotják az analitikus mechanika egyik vezető szakaszát, melynek lényege, hogy egy dinamikus rendszer modelljének adott leírása szerint meg kell találni egy olyan erőrendszert, amelynek hatása a mozgást generálja. adott tulajdonságokat. A vezérelt dinamikus rendszer kimenetén adott mozgások kialakításának feladata és a dinamika inverz problémái közötti kapcsolatot L.M. Boychuk, A.A. Zhevnin, K.S. Kolesnikov, A.P. Kriscsenko, V.I. Toloknov, B.N. Petrov, P.D. Krutko, E.P. Popov, G.E. Puhov, K.D. Zhuk, A.V. Timofejev és mások.

A zavarok vezérlőobjektum viselkedésére gyakorolt ​​befolyásának elnyomásának (parrying) feltételeinek tanulmányozása eredményeként A.S. Vostrikov a lokalizáció elvét, mint strukturális követelményt fogalmazta meg a dinamikus objektumok vezérlési algoritmusainak felépítéséhez, melynek lényege egy speciális gyors alrendszer megszervezése a vezérlőrendszerben, ahol lokalizálódnak a zavarok, amelyek befolyása a vezérlőrendszer viselkedésére. az objektumot le kell hárítani. A munkákban javasoltak egy módszert olyan automatikus vezérlőrendszerek szintézisére, amelyek szabályozatlan zavarok hatására biztosítják a tranziens folyamatok minőségének meghatározott mutatóinak kialakítását, a legmagasabb derivált felhasználásával, valamint a visszacsatolási törvény nagy nyereségével. az A.S. Vostrikov és a lokalizáció módszerében fejlesztették tovább. Ezenkívül a nemlineáris vezérlőrendszerek szintézisének általános módszertani alapjaként a tervezett vezérlőrendszer szerkezeti követelményeként javasolták a lokalizáció elvét, amely egy speciális gyors alrendszer kialakításából áll a jel és a parametrikus hatások elnyomására. zavarok. Az ennek az elvnek megfelelő rendszerek strukturális ábrázolása lehetővé teszi egy kontúr - „lokalizációs kontúr” – kijelölését, míg a vezérlőrendszer számítása főként két probléma megoldására redukálódik: referenciaegyenlet megtervezése és a lokalizációs gyors folyamatok stabilizálása. körvonal. A lokalizáció elve teljesül Különféle típusok rendszerek, különösen a csúszó üzemmódú rendszerek, a visszacsatolási törvényben nagy együtthatójú rendszerek, valamint számos adaptív rendszer és rendszer, amely tulajdonságaiban közel áll az adaptívakhoz.

Jelenleg a vezérlőrendszerek szintézisének elméletében számos legfejlettebb terület létezik, amelyek lehetővé teszik a tranziens folyamatok minőségének szükséges mutatóinak kialakítását a kimeneti változók tekintetében, valamint azok invarianciáját. az objektum változó jellemzői és az ellenőrizetlen perturbációk.

Fontos irányvonal a változó szerkezetű rendszerek szintézisének elmélete, és különösen az objektum állapotterében meghatározott sokaság mentén a csúszó mozgásmódok szervezésével működő vezérlőrendszerek. Ennek az iránynak az alapjait E.A. munkái vették figyelembe. Barbasina, E. I. Gerascsenko, S. M. Gerascsenko, S.V. Emelyanova, B.N. Petrova, V.I. Utkin és számos kutató munkáiban fejlesztették tovább. Ezt az irányt jelenleg is intenzíven fejlesztik.

Variable Structure Systems (VSS), amelyet S.V. vezetett be az automatikus vezérlés elméletébe és gyakorlatába. Emelyanov, találjon nagyszerű elméleti fejlesztést és gyakorlati alkalmazást. Az SPS felépítésének fő gondolata a szabályozó több struktúrájának megszervezése és azok megváltoztatása az objektum kezelésének folyamatában oly módon, hogy a lehető legtöbbet hozzuk ki az egyes struktúrák pozitív tulajdonságaiból, és új mozgásokat kapjunk. a rendszer, esetleg nem jellemző a szabályozó egyes struktúráira. Ebben az esetben az egész rendszer mint egész minőségileg új tulajdonságokat kaphat.

A kompenzációs probléma megoldását funkcionális hatványsorok formájában G. Van-Tries vizsgálja. Algoritmusokat is épített a közvetlen áramkörben és a visszacsatoló áramkörben kompenzáló magok meghatározására.

K.A. Pupkov, A.S. Juscsenko és V.I. Kapalin szisztematikusan és egységes módszertani pozícióból mutatta be a nemlineáris rendszerek elméletét; A nemlineáris rendszerek osztályába tartozó vezérlők szintézisére szolgáló módszereket dolgoznak ki, amelyek viselkedését Volterra függvénysorok írják le. A véletlenszerű paraméterekkel rendelkező rendszerek osztályát E.A. munkái tanulmányozták. Fedosova és G.G. Sebryakov, és az érzékenység elméletének alkalmazása - R.M. Juszupov.

A többdimenziós impulzus tranziens függvények (MTF), TF, frekvenciakarakterisztika, valamint a többdimenziós integrált Laplace és Fourier transzformációk megengedték az O.N. Kiselev, B.L. Shmulyan, Yu.S. Popkov és N.P. Petrov, hogy konstruktív algoritmusokat dolgozzon ki a nemlineáris sztochasztikus rendszerek azonosítására és optimalizálására, beleértve a vezérlők szintézisét. Ya.Z. Tsypkin és Yu.S. Popkov a diszkrét rendszerek osztályába tartozó vezérlők szintézisének módszereit vizsgálta.

MINT. Shatalov, V.V. Barkovszkij, V.N. Zakharov számos kérdést vizsgált az automatikus vezérlőrendszerek szintézisének problémájával kapcsolatban, az eredmények tükröződnek munkáikban. A vezérelt rendszerek dinamikájának inverz problémáinak apparátusát P.D. Krutko a visszacsatoló operátor szintéziséért, valamint számos egyéb probléma megoldásáért.

I.A. Orurkom a szintézis problémáját a következő megfogalmazásban vette figyelembe: a vezérlő paramétereit úgy határozzák meg, hogy:

• 1) a tranziens folyamat, amelyet ő(t) az x(t) koordinátához kapcsolt, egy bizonyos típusú zavarok hatására reprodukálódott; ugyanakkor elfogadható hibával reprodukálni kell a he(t) görbét, szélső értékeit, az átmenet sebességét és idejét;
• 2) a rendszer adott fokú stabilitása és oszcillációja biztosított volt. Konstruktív algoritmusokat javasolt a vezérlők szintéziséhez a rendszerek széles osztályához, matematikai programozási berendezést használva I.A. Diduk, A.S. Orurkom, A.S. Konovalov, L.A. Oszipov.

V.V. Solodovnikov, V.V. Semenov és A.N. Dmitriev spektrális módszereket dolgozott ki az automatikus vezérlőrendszerek kiszámítására és tervezésére, amelyek lehetővé teszik konstruktív algoritmusok felépítését a vezérlők szintéziséhez, V.S. Medvegyev és Yu.M. Astapov algoritmusokat vizsgált a referencia BF-ek véletlenszerű hatások alatt történő megtalálására, valamint a korrekciós eszközök szintézisére szolgáló módszereket logaritmikus frekvenciakarakterisztikával, a lineáris objektumok vezérlőrendszerének adott sajátértékei szerint, egy kvadratikus minőségi kritérium szerint.

AZ ÉS. Sivtsov és N.A. Chulin olyan eredményeket ért el, amelyek lehetővé teszik a vezérlőrendszerek automatizált szintézisének problémáinak megoldását a frekvenciamódszer alapján; V.A. Karabanov, Yu.I. Borodin és A.B. Ionnisian megvizsgált néhány problémát a frekvencia módszer általánosításával a nem stacionárius rendszerek osztályára. E.D. munkáiban Teryaeva, F.A. Mihajlova, V.P. Bulekova és mások a nem stacionárius rendszerek szintézisének problémáit vizsgálták.

A többdimenziós rendszerekben a vezérlők szintetizálásának problémája rendkívül nehéz. Azokban a dolgozatokban, amelyek a vezérlők tervezési problémájának bizonyos feltételek melletti megoldhatóságának kérdését vizsgálják, megkapják a megfelelő megoldhatósági feltételeket (R. Brockett, M. Mesarovich). V.V. Solodovnikov, V.F. Birjukov, N.B. Filimonov olyan eredményeket ért el, amelyek célja a többdimenziós rendszerek osztályába tartozó vezérlők tervezésének problémáinak megoldása volt; olyan minőségi kritériumot javasoltak, amely megfelelően tükrözi a többdimenziós rendszerek dinamikus viselkedését; olyan feltételeket fogalmaznak meg, amelyek mellett a szintézis probléma megoldható. Értékes eredményeket ért el A.G. Alekszandrov. Sok szerző (B. Anderson, R. Scott és mások) a szintetizált rendszer és a kívánt modell „modellmegfelelésén” alapuló megközelítést fontolgat. B. Moore, L. Silverman, W. Wonem, A. Morse és mások munkái ugyanebben a szellemben az állapottér-módszert használják, W. Wonem és D. Person "geometriai megközelítését" alkalmazzák.

A többdimenziós rendszerek osztályába tartozó vezérlők szintézisével kapcsolatos egyik probléma a csatornák "leválasztásának" problémája. E probléma megoldásához illeszkednek E. Gilbert, S. Wang, E. Davison, V. Volovich, G. Bengston és mások munkái.

A többdimenziós rendszerekben a különböző megközelítéseket alkalmazó vezérlők szintézisének kérdéseit E.M. Smagin, X. Rosenbrock, M. Yavdan, A.G. Alexandrova, R.I. Ivanovsky, A.G. Taranova.

S. Kant és T. Kalat a „minimális tervezési problémát” tanulmányozták. Az átlós dominanciával kapcsolatos kérdéseket O.S. Sobolev, X. Rosenbrock, D. Hawkins.

M.V. Meerova, B.G. Iljasov. Az E.A. Fedosov szerint a többdimenziós dinamikus rendszerek tervezésének ígéretes módszereit vizsgáljuk.

Az irányításelmélet modern fejlődésének korszakát olyan problémák megfogalmazása és megoldása jellemzi, amelyek figyelembe veszik az irányítási objektumokról és a rájuk ható külső zavarokról szerzett ismereteink pontatlanságát. Az üzemmodell bizonytalanságát és a bemeneti műveletek jellemzőit figyelembe vevő vezérlőszintézis és állapotbecslés problémái a modern vezérléselmélet központi kérdései közé tartoznak. Jelentőségük elsősorban abból adódik, hogy az ACS tervezés szinte minden mérnöki problémájában van bizonytalanság az objektummodellben és a bemeneti zavarok osztályának ismeretében.

A könyvek I.V. Miroshnik, V.O. Nikiforov és A.L. Fradkova, B.R. Andrievszkij és A.L. Fradkova, S.V. Emelyanov és S.K. Korovin, V.N. Afanasjev, V.B. Kolmanovsky és V.R. Nosov.

V. D. Yurkevich monográfiája a folyamatos és diszkrét ACS szintézisének problémáival foglalkozik olyan körülmények között, amelyekben hiányos információ áll rendelkezésre a vezérlőobjektum változó paramétereivel rendelkező külső, ellenőrizetlen zavarokról.

Az új megközelítéseket V.A. monográfiája tükrözi. Podchukaev, ahol a szintézis problémák megoldását explicit formában (analitikus formában) kapták meg, iteratív vagy keresési eljárások alkalmazása nélkül.

Jellemző eredmények modern színpad az automatikus vezérlés elméletének fontos irányainak fejlesztése, amelyet E.A. Fedosov, G.G. Sebryakov, S.V. Emelyanov, S.K. Korovin, A.G. Butkovsky, S.D. Zemljakov, I.E. Kazakov, P.D. Krutko, V. Yu. Butkovszkij, A.S. Juscsenko, I.B. Yadykin és mások.

Meg kell jegyezni, hogy az elmúlt években megjelent tankönyvek általában csak a modern elmélet bizonyos vonatkozásait érintik. Az orosz nyelvű cikkekből és ismertetőkből bizonyos információkat ki lehet húzni, de mindez csak mozaikképet ad a témáról. B.T. könyvében. Polyak és P.S. Shcherbakov "Robusztus stabilitás és irányítás" a modern irányításelmélet szisztematikus bemutatását adja.

Az elmúlt évtizedekben számos monográfia és cikk jelent meg olyan problémák vizsgálatával kapcsolatban, mint a geometriai módszerek alkalmazása a rendszerelméletben, a katasztrófaelmélet és a káoszelmélet, az adaptív és robusztus vezérlés, az intelligens rendszerek és neuroszámítógépek osztálya stb. .

Bemutatjuk a bifurkáció fogalmát, figyelembe vesszük a megfelelő definíciókat, meghatározzuk a bifurkációs pontokat az operátorok osztályához, azaz. pontok, ahol ennek az egyenletnek egy új, nem triviális megoldása születik egy egyenletben a megfelelő operátorral. Azt is kimutatták, hogy a dinamikus rendszerek kaotikus viselkedését a kezdeti feltételekre való nagy érzékenység és a viselkedés nagy időintervallumon keresztüli előrejelzésének lehetetlensége határozza meg.

A robusztus vezérlés néhány rendelkezését figyelembe veszik. A tervező gyakran nem rendelkezik teljes információval az objektummodellekről, pl. ez utóbbiak bizonytalanságokat tartalmaznak, így információs korlátok is vannak, például új technológiai folyamatok, új technológia tárgyai stb. tervezésénél. A bizonytalanság jelenségét előidézhetik az objektum ismeretlen paraméterei, pontatlanul ismert nemlineáris matematikai jellemzői modell, nem mért külső zavarok, stb. Ha a klasszikus szabályozáselmélet módszerei azon a feltételezésen alapulnak, hogy a szabályozott folyamat összes jellemzője előre ismert, és ezért lehetséges az explicit formában meghatározott szabályozási törvény alkalmazása, akkor a bizonytalanság a megfelelő ellenőrzési minőség biztosításának feladatát robusztus ellenőrzési módszerek alkalmazása biztosítja.

Az automatikus vezérlőrendszerek tervezésekor gyakran alkalmazzák az adaptációs tulajdonságot, amikor az a priori információ elégtelen mértékét az aktuális információk megfelelő algoritmusok szerinti feldolgozásával pótolják. Azokat a rendszereket, amelyek alkalmazkodó tulajdonsággal rendelkeznek (ami csökkenti a tervezésük, beállításuk és tesztelésük idejét), adaptívnak nevezzük.

A fentiek ismeretében felvethetjük az optimalizálási probléma megoldásának kérdését hiányos a priori információ (adaptív optimális szabályozás) körülményei között.

Az automatikus vezérlés elméletének tanulmányozása a tervezett rendszerben lezajló fizikai folyamatok figyelembevétele nélkül a gyakorlati problémák felállításában és megoldásában teljes tehetetlenséghez vezethet. Ezért nagy figyelmet fordítanak a tanulmányozásra és az alkalmazásra numerikus módszerek kellően összetett automatikus rendszerek tanulmányozására és szintézisére, hogy képet adjon a ténylegesen használt algoritmusokról és olyan fogalmakról, mint a számítási sémák helyessége, stabilitása és feltételessége.

Ellenőrző kérdések a 2. előadáshoz

Szellőztető rendszerek. A szellőzőrendszereket úgy tervezték, hogy biztosítsák az ipari helyiségek levegőjének normál higiéniai és higiéniai feltételeit. A funkciók teljesítményétől függően az ellátó és kipufogórendszerek, valamint a levegő-termikus függönyrendszerek.

5.11. ábra: A technológiai egység automatizálási sémája

5. rész. 2. előadás. Hagyományos módszerek az automatikus vezérlőrendszerek szintézisére

Beszpalov A.V., Kharitonov N.I. Kémiai-technológiai folyamatok vezérlőrendszerei. - M .: ICC "Akademkniga", 2007. - 690 p.

Philips Ch., Harbour R. Visszacsatolásvezérlő rendszerek. - M.: LBZ, 2001. - 616 p.

Dorf R., Bishov R. Modern rendszerek menedzsment. - M.: LBZ, 2002. - 832 p.

Besekersky V.A., Popov E.P. Az automatikus vezérlőrendszerek elmélete. - Szentpétervár: Szakma, 2003. - 752 p.

Galperin M.V. Automatikus vezérlés. – M.: FÓRUM: INFRA-M, 2004.-224 p.

Az automatikus vezérlés elmélete / S.E. Dushin, N.S. Zotov, D.Kh. Imaev és mások - M .: elvégezni az iskolát, 2005.- 567 p.

Az automatikus vezérlés elmélete / V.N. Bryukhanov, M.G. Koszov, S.P. Protopopov és mások - M. Higher School, 2000. - 268 p.

Bibliográfia

Mikor indokolt mikroprocesszoros rendszer beépítése a mérőrendszerbe?

Mit old meg a mikroprocesszoros rendszer a mérőrendszerek részeként?

Mi az a mikrokontroller?

Mi az a mikroprocesszor készlet?

Mi az a mikroszámítógép?

Mi az a mikroprocesszoros rendszer?

8. Mi a felügyeleti menedzsment fő feladata?

9. Mi a fő feladat közvetlenül digitális vezérlés?

3.Az automatikus vezérlés klasszikus és modern elméletének módszerei. T.3. Az automatikus vezérlés modern elméletének módszerei / Szerk. N.D. Jegupova. - M.: MVTU, 2000. - 748 p.

8. Uljanov V.A., Leusin I.O., Gushchin V.N. Technológiai mérések, automatizálás és vezérlés be műszaki rendszerek. 1. rész - N. Novgorod: NSTU, 2000. - 336 p.

9. Uljanov V.A., Leusin I.O., Gushchin V.N. Technológiai mérések, automatizálás és vezérlés műszaki rendszerekben. 2. rész - N. Novgorod: NSTU, 2002. - 417 p.

Az ACS szintézise egy irányított számítás, amelynek végső célja a rendszer racionális szerkezetének megtalálása és az egyes kapcsolatok paramétereinek optimális értékeinek meghatározása. A szintézis alapjaival kapcsolatban jelenleg eltérő nézetek léteznek.

A szintézis egy variációs probléma példájaként értelmezhető, és olyan rendszerkonstrukciót tekinthetünk meg, amelyben az adott működési feltételekhez (szabályozás és zavaró hatások, zaj, üzemidő korlátozások stb.) a hiba elméleti minimuma adott.

A szintézis mérnöki feladatként is értelmezhető, amely egy olyan rendszer felépítésére támaszkodik, amely biztosítja a vele szemben támasztott műszaki követelmények teljesítését. Érthető, hogy a sok közül lehetséges megoldások a rendszert tervező mérnök kiválasztja azokat, amelyek a meglévő speciális feltételek és méretek, súly, egyszerűség, megbízhatóság stb.

Néha a mérnöki szintézis fogalmába még szűkebb jelentést tesznek, szintézisre gondolnak, azzal a céllal, hogy meghatározzák a korrekciós eszközök típusát és paramétereit, amelyeket a rendszer valamely változatlan részéhez (vezérlőeszközzel rendelkező objektumhoz) kell hozzáadni. a szükséges dinamikus tulajdonságok biztosítása érdekében.

Az ACS mérnöki szintézise során egyrészt a szükséges pontosságot, másrészt az átmeneti folyamatok elfogadható jellegét kell biztosítani.

Az első probléma megoldása a legtöbb esetben a nyílt hurkú rendszer szükséges átviteli együtthatójának meghatározásában rejlik, és ha szükséges, a rendszer pontosságát növelő korrekciós eszközök típusát (kombinált vezérlés, izodromikus mechanizmusok stb.) ) Ezt a problémát a tipikus módok hibáinak pontossági kritériumok alapján történő meghatározásával lehet megoldani.

A második probléma - az elfogadható tranziensek biztosítása - megoldása szinte mindig nehezebb a változó paraméterek nagy száma és a rendszer csillapítási probléma megoldásának kétértelműsége miatt.

gyökér módszer. A rendszernek van egy jellemző egyenlete

A tranziens folyamat leggyorsabb csillapítása szempontjából fontos, hogy a karakterisztikus egyenlet gyökeinek valós részei legyenek a legnagyobbak. Az összes gyök valós részeinek összege numerikusan egyenlő a karakterisztikus egyenlet első együtthatójával. Ezért ennek az együtthatónak egy adott értékére a legkedvezőbb eredményeket akkor kapjuk, ha az összes gyök valós része egyenlő, de ez nem reális. A számítások azt mutatják, hogy a karakterisztikus egyenlet gyökeinek teljes számából mindig válasszunk ki két vagy három olyan gyöket, amelyeknek a reálrész abszolút értéke kisebb, amelyek meghatározzák a főfolyamat menetét. A többi gyökér a gyorsan bomló komponenseket jellemzi, amelyek csak az átmeneti folyamat kezdeti szakaszát érintik.

Célszerű az előző egyenletet a formában ábrázolni

A második tényező határozza meg a folyamat alapvető jellegét. A tervezett rendszer hibáinak csökkentése érdekében fontos, hogy a fő szorzóban az együttható a lehető legnagyobb legyen. A túlzott növekedés azonban az átmeneti folyamat oszcilláló jellegéhez vezet. Az és együtthatók közötti optimális arányt az egy periódusban elért csillapítás feltételéből határozzuk meg ξ=98%, ami megfelel a kifejezésnek, ahol és a főfolyamatot jellemző komplex gyökér valós és képzetes része. Innen lehet kapni.

A karakterizáló egyenlet főtényezőjének együtthatói közötti arányt meghatározó tényező a tranziens mód kritériuma, a csillapítás kiválasztott mértékétől függően.

A vezérlőrendszer szintézise azzal kezdődik, hogy a kiválasztott blokkdiagramhoz és a korrekciós eszközök bevezetéséhez karakterisztikus egyenletet találunk. Ezután a főcsatorna és a korrekciós eszközök paramétereit úgy változtatjuk, hogy megkapjuk a karakterisztikus egyenlet együtthatóinak szükséges értékét.

Ez a módszer a karakterisztikus egyenlet viszonylag alacsony foka esetén (=2-4) elég hatékonynak bizonyul. A módszer hátránya az is, hogy meg kell határozni a korrekciós eszközök típusát.

A gyökér lókusz módszere. A vezérlőrendszer minősége a sebesség és a stabilitási ráhagyás tekintetében a zárt rendszer átviteli függvényének számlálójának és nevezőjének gyökeinek elhelyezkedésével jellemezhető, pl. az átviteli függvény nullák és pólusok elrendezése.

Ezen gyökerek ismeretében elkerülhető, hogy a gyökerek összetett síkján helyezkedjenek el. A rendszer kiszámításakor célszerű nyomon követni, hogy az egyes paraméterek, például a nyílt hurkú rendszer átviteli együtthatója, a korrekciós áramkörök időállandói stb. megváltozásakor hogyan változik a gyökerek elhelyezkedésének összképe. meghatározni ezen paraméterek optimális értékét.

Bármely paraméter értékének zökkenőmentes megváltoztatásával a gyökök váltakoznak a gyökök síkján, egy bizonyos görbét rajzolva, amelyet hívunk. gyökér lókusz vagy gyökérpálya. Az összes gyökér pályájának megszerkesztése után kiválasztható a változó paraméter értéke, amely megfelel a gyökér legjobb elhelyezkedésének.

A gyökereket a segítségével lehet kiszámítani szabványos programok digitális gépekhez, amelyeknél a gyökök pályájának kimenete a képernyőn látható.

Szabványos tranziens karakterisztika módszere. A nyílt rendszer átviteli függvényének együtthatóinak szükséges értékeinek megszerzéséhez használhatja a szabványos tranziens jellemzőket. A nagyobb általánosság érdekében ezeket a jellemzőket normalizált formában szerkesztjük. Ebben az esetben a relatív időt az időtengely mentén ábrázoljuk, ahol a karakterisztikus egyenlet geometriai középgyöke, amely meghatározza a rendszer sebességét.

A standard tranziens karakterisztikák megalkotásakor meg kell adni a karakterisztikus egyenlet gyökeinek egy bizonyos eloszlását.

A logaritmikus amplitúdó karakterisztika módszere. A logaritmikus amplitúdó karakterisztikája a legelfogadhatóbb szintézis céljára, mivel az LAH felépítése általában szinte számítási munka nélkül elvégezhető. Különösen kényelmes aszimptotikus LAH-k használata.

A szintézis folyamata általában a következő műveleteket tartalmazza:

o a kívánt LAH megépítése;

o eldobható LAH építése;

o a korrekciós eszköz típusának és paramétereinek meghatározása;

o korrekciós eszközök műszaki megvalósítása;

o verifikációs számítás és a tranziens folyamat felépítése.

A szintézis a következő minőségi mutatókon alapul:

¨ túllövés egyetlen lépésben a bemeneten;

¨ az átmenet folyamatának ideje;

¨ hibaarányok.

Az ACS szintézise a logaritmikus amplitúdó karakterisztika módszerével jelenleg az egyik legkényelmesebb és legszemléletesebb. A logaritmikus amplitúdójellemzők módszerével történő számítás során a legnehezebb pillanat a tranziens folyamat minőségi mutatói és a kívánt LAH paraméterei közötti kapcsolat létrehozása, amit a tranziens lineáris rendszer és a tranziens lineáris rendszer viszonylag bonyolult kapcsolata magyaráz. frekvencia tulajdonságait. tranziens átvitel folytassa a minőség közvetlen frekvenciatulajdonságai alapján történő értékelésével.

Az ACS szintézise frekvenciaminőségi kritériumok alapján. Bármely vezérlőrendszer, beleértve a szervorendszert is, minőségének értékeléséhez ismerni kell annak pontosságát, amelyet néhány tipikus üzemmód hibái jellemeznek, a sebességet, amelyet a rendszer nagy sebességgel való működési képessége és a bemeneti művelet gyorsulása határozza meg, vagy a tranziens folyamatok sebessége és a stabilitási ráhagyás, amely a rendszer ingadozási hajlamát mutatja. Ennek megfelelően beszélhetünk pontossági kritériumokról, teljesítménykritériumokról és stabilitási ráhagyási kritériumokról. Frekvenciakritériumok alkalmazásakor a rendszer bizonyos frekvenciatulajdonságaira kell támaszkodni.

A harmonikus bemenet reprodukálásakor a pontosság hibával történő kiértékelésekor lehetőség van a sebesség egyidejű kiértékelésére és a vezérlőrendszer dinamikus pontosságának egy kritériumába történő összevonására. A szervorendszer hibája nem a mester és a végrehajtó tengely közötti tényleges eltérést jelenti, hanem csak az érzékeny elem által észlelt mismatch jelet.

Automatikus és automatizált vezérlőrendszerek hardveres szintézise hagyományos módszerek a következő eszközöket tartalmazza: érzékelők, konverterek, vezérlők, vezérlők, erősítők, működtetők és szabályozók.

A fűtő- és olvasztóegységekkel rendelkező üzletek gazdaságában gyakran használnak különféle típusú kazánokat hővisszanyerésre. A kazán biztonsága és a műszaki felügyeleti követelmények teljesítése az alábbi feladatok megoldásával valósul meg:

a kazán vízelvezetésének automatikus blokkolása, amikor a folyadékszint és a víznyomás a megengedett határértékre esik;

a vízszint-szabályozás megkettőzése a kazánban megbízható automatizálási eszközök segítségével;

Olyan vezérlőberendezések használata, amelyek lehetővé teszik, hogy szükség esetén kézi üzemmódra váltsunk távirányító aggregátum;

· vészhangjelzés adása az elzárószelep működtetésekor;

· az egyedi szabályozott értékek normájától való eltérések fényjelzése.

A javasolt automatizált vezérlőrendszerben a vízszint automatikus szabályozása a "Kontur - 2" komplexum modern berendezésével történik, amelyet az OJSC "MZTA" (Moszkva) gyárt.

A nyomás és a szint automatikus szabályozásához különféle módosítású Sapphire-22 M típusú mérőátalakítókat és az OWEN (Moszkva) által gyártott Euro sorozat TRMO-PIC típusú kétcsatornás másodlagos készülékeit használtuk. Az ilyen eszközök egységes érzékelőkkel működhetnek elektromos jelek, digitális kijelzőkkel vannak felszerelve és beépített tápegységekkel rendelkeznek a mérőátalakítókhoz.

A nyolccsatornás AC2 hálózati adapter használata biztosítja a TRMO-PIC típusú eszközök csatlakoztatását egy IBM kompatibilis számítógép soros COM portjához. Az információs jelek továbbítására RS-232 kommunikációs interfészt használtak (5.11. ábra).

A használt automatizálási eszközök specifikációját a táblázat tartalmazza. 5.1.

Az utóbbi időben komoly figyelem irányul a melegvizes kazánok, fűtőpontok és fűtési rendszerek automatizálásának kérdéseire. E nélkül az ipari vállalkozások, valamint a lakás- és kommunális szektor fogyasztói zavartalan és jó minőségű hőellátása lehetetlen.

5.1. táblázat: A használt berendezés leírása

A szintézis alatt az optimális rendszer felépítését, létrehozását, tervezését, paramétereihez való viszonyítását értjük. Ezért a tervezők, az ATS alkotói szintézissel foglalkoznak. Már létrehozott rendszerek, például sorozatgyártású rendszerek működtetésekor csak akkor beszélhetünk a paraméterek módosításáról, ha a rendszer valamilyen okból kilép a kívánt üzemmódokból.

Szintézis módszerek

1. A szükséges célú automatikus vezérlőrendszer kialakításakor mindenekelőtt ügyelnek arra, hogy az irányítási és szabályozási funkcióit adott pontossággal lássa el, műszaki-gazdasági mutatók tekintetében optimális összetételű legyen. elem alap(erősítők, szabályozók, átalakítók, motorok, érzékelők stb.) úgy, hogy a szükséges teljesítményt, sebességet, mozgási pillanatokat biztosítsa, egyszerű, megbízható, könnyen kezelhető és gazdaságos legyen.

Ebben a szakaszban a dinamika kérdéseit csak durva közelítésben lehet figyelembe venni, például ne válasszunk olyan elemeket, amelyek nyilvánvalóan instabilok, nagy időállandókkal, rezonanciával stb.

2. A statikus jellemzők biztosításának, az adott parancsok kidolgozásának pontosságának, valamint a magas műszaki-gazdasági mutatóknak a technológiai folyamatok és a gazdaság szempontjából központi jelentőségű, legnehezebben megoldható kérdései. Ezért annak ellenére, hogy anélkül jó minőségű az ACS dinamikus üzemmódjai nem kerülnek üzembe, szerkezetének szintézise a szükséges üzemmódok biztosítására a második szakaszban történik, amikor a funkcionális diagram, az elemek összetétele és a rendszer paraméterei előre be vannak állítva. . A két szakaszt nem lehet hatékonyan kombinálni.

Általánosságban elmondható, hogy az első szakaszban tervezett ACS általában egy összetett átviteli függvényt tartalmazó többhurkos szerkezet, amelynek elemzése a tranziensek minősége szempontjából nem ad kielégítő eredményt. Ezért egyszerűsíteni kell a kívánt jellemzőkre és be kell állítani.

A megfelelő minőségű ACS szintézise

A rendszer szintézisét úgy kell végrehajtani, hogy a szerkezetet úgy kell kialakítani, hogy megfeleljen szükséges követelményeket. A rendszer követelményeinek megfelelő jellemzőit kívánatos jellemzőknek nevezzük, ellentétben a rendelkezésre állókkal, amelyekkel az eredeti nem optimális rendszer rendelkezik.

A kívánt jellemzők kialakításának alapja a rendszer szükséges mutatói: stabilitás, sebesség, pontosság, stb. Mivel a legelterjedtebbek a logaritmikus frekvenciakarakterisztika, az ACS szintézisét a kívánt LAFC és LFC szerint fogjuk megfontolni.

1. A kívánt jellemzők felépítése a középfrekvenciás tartományban kezdődik, amely a rendszer tranziens folyamatának stabilitását, sebességét és alakját jellemzi. Helyét az s.zh vágási frekvenciája határozza meg. (1.8.1. ábra).

A vágási frekvenciát a szükséges tranziens idő tpp és a megengedett túllépés határozza meg:

2. ábra.

• 2. A kívánt jellemzők középfrekvenciás aszimptotáját a c ponton keresztül rajzoljuk meg 20 dB/dec meredekséggel (1.8.1. ábra).
• 3. Az alacsony frekvenciájú komponenst 2-vel találjuk meg.

Általában a rendszer minőségi tényezője határozza meg a Dsk sebesség és a Dsk gyorsulás tekintetében.

A frekvencia megtalálása

Ennek az aszimptotának a metszéspontja a középfrekvenciájúval balra korlátozza a sarokfrekvenciánál.

4. A 3. csatolási frekvenciát úgy választjuk meg, hogy 3/ 2=0,75 vagy lg 3-lg 2=0,7 dec, stabilitási feltételeket biztosítva.

Ez a feltétel a következő összefüggéseket veszi figyelembe:

amely a középfrekvenciás aszimptota korlátozására is használható.

Ha nincsenek kifejezett korlátozások, akkor a feltételek közül válasszon 2-t és 3-at (1.8.1. ábra, b)

L2=(616)dBLc(c)=-(616)dB(1,8,4)

A 3-2 szakasz növelése nem tanácsos.

5. A kisfrekvenciás komponenst 1-gyel találjuk meg. A sebesség minőségi tényezőjével meghatározzuk az erősítést

Dsk=Ksk.(1.8.5)

A frekvenciatengelyen ábrázoljuk a Ksk-t, ezen a ponton keresztül rajzolunk egy 20 dB/dec meredekségű aszimptotát, és a második aszimptotával való metszéspontnál érünk véget. A metszéspont a c 1 alacsony frekvenciájú komponens.

6. Ellenőrizze a fázisstabilitási határt

a c határfrekvencián a fázis nem haladhatja meg a - 45-ös garanciát.

7. Ellenőrizzük a feltételek teljesülését, hogy a kívánt LACH ne kerüljön a tiltott zónába (1.8.1. ábra, a).

és LK=20lgKsk, (1.8.7)

ahol Ksc= - nyílt hurkú erősítés vagy sebesség minőségi tényező.