Принципы построения сау




НазваниеПринципы построения сау
страница1/5
Дата конвертации14.08.2013
Размер468.91 Kb.
ТипПрезентации
  1   2   3   4   5

  1. Принципы построения САУ

Принципы автоматического управления определяет как на основе какой-то информации формировать управляющее воздействие в системе.

    1. Принцип управления по отклонению

Если в автоматической системе управляющее воздействие вырабатывается на основе информации по отклонению управляющей величины от требуемого значения, то говорят, что система построена на основе принципа управления по отклонению или принципа обратной связи. Для реализации этого принципа в управляющем устройстве необходимо осуществлять управление величины с требуемым значением и управлять обьектом в зависимости от результатов этого сравнения.



- не инвертирующая (+)

- инвертирующая (-)

Управляющее воздействие в этой системе вырабатывается в зависимости от значения функции отклонения между требуемым значением х(t) и действительным значением у(t). U(t)- функция величины ; . Связь между отклонением и управляющим воздействием устанавливается некоторым оператором W1- характеризующее свойство управления устройства. Динамические свойства обьекта управления (ОУ) можно описать оператором W2, устанавливающей связь между управляемой величиной у(t) и управляющим воздействием. Характерной чертой данного принципа является наличие обратной связи.

Обратная связь- это такая связь, при которой информация состояния объекта управления передается с выхода системы на вход УУ(упр. Устройства). Обратная связь называется отрицательной если в УУ с помощью элемента сравнения сумматора определяется отклонение в виде , иначе связь- положительна.

Достоинства принципа в том, что он позволяет управлять неустойчивыми объектами, а так же осуществлять требуемый закон изменения управляемой величины с допустимо малым отклонением (ошибка) х(t) независимо от того, какими причинами последнее вызвано.

Недостаток: громоздкая система при диструкционной реализации.

1.2 Принцип управления по возмущению

Принцип управления по возмущению или принцип компенсации возмущения состоит в том, что управляющее воздействие в системе вырабатывается в зависимости от результатов измерения возмущения действующего на объект.



Величина и знак управляющего воздействия должны быть такими, что бы полностью или в значительной степени компенсировать влияния возмущ. воздействия на объект.

Достоинства: принцип управления по возмущению позволяет уменьшить погрешности автом. систем, вызываемые как задающими, так и возмущающими воздействиями, а также обеспечивается высокое быстродействие цепей компенсации, так как система реализуется непосредственно на причину, а не на следствие.

Недостаток: избирательность, т.е. не всегда можно измерить и учесть все возмущения.

    1. Принцип комбинированного управления

Данный принцип является совокупностью первого и второго при этом в автоматических комбинированного управления на ряду с замкнутыми контурами отрицательной обратной связи имеются цепи компенсации возмущающих воздействий.



Точность работы комбинированных систем выше точности систем, использующих только один из принципов при чем недостатки обоих принципов при их объединении в основном устраняются.
2. Методи опису роботи автоматичних систем.

Описать работу автоматической ситемы можно словесно. Рассмотрим статическую систему стабилизации скорости вращения электродвигателя с принципом управления по отклонению.



ПД – потенциометрический усилитель мощности

ЭМУ – электромашинный усилитель модности

Д – двигатель

ТГ – тахогенератор

РМ – рабочий механизм

Пусть по како-то причине число оборотов двигателя уменьшилось

n↓→Uтг↓=y(t)↓→∆U↑=Uпд-Uтг↓→Uэму↑n↑

За установившейся можно принять такой режим, при котором ошибка системы постоянна во времени (∆U=const), с другой стороны об установившемся режиме можно говорить в том случае, если внешнее воздействие меняется по установившемся закону, например линейно возрастает (невозмущенное движение системы).

Если одно или несколько воздействий начнут изменятся по другому закону в ситеме возникает возмущенное движение. В результате возмущенного движения система или возвратится к прежнему состоянию, или перейдет к новому установившемуся режиму, по этой причине возмущенное движение в ТАУ принято называть переходным процессом.
3. Преобразование Лапласа. Передаточная функция

Передаточная функция - называется отношением изображения Лапласа выходной величины к изображению Лапласа входной величины.





Преобразование Лапласа


4.Уравнение динамики САУ

Динамический режим САУ.
Уравнение динамики


Установившийся режим не является характерным для САУ. Обычно на управляемый процесс действуют различные возмущения, отклоняющие управляемый параметр от заданной величины. Процесс установления требуемого значения управляемой величины называется регулированием. Ввиду инерционности звеньев регулирование не может осуществляться мгновенно.

Рассмотрим САР, находящуюся в установившемся режиме, характеризующемся значением выходной величины y = yo. Пусть в момент t = 0 на объект воздействовал какой - либо возмущающий фактор, отклонив значение регулируемой величины. Через некоторое время регулятор вернет САР к первоначальному состоянию (с учетом статической точности) (рис.24). Если регулируемая величина изменяется во времени по апериодическому закону, то процесс регулирования называется апериодическим.  



 При резких возмущениях возможен колебательный затухающий процесс (рис.25а). Существует и такая вероятность, что после некоторого времени Тр в системе установятся незатухающие колебания регулируемой величины - незатухающий колебательный процесс (рис.25б). Последний вид - расходящийся колебательный процесс (рис.25в).

Таким образом, основным режимом работы САУ считается динамический режим, характеризующийся протеканием в ней переходных процессов. Поэтому второй основной задачей при разработке САУ является анализ динамических режимов работы САУ.

Поведение САУ или любого ее звена в динамических режимах описывается уравнением динамики y(t) = F(u,f,t), описывающее изменение величин во времени. Как правило, это дифференциальное уравнение или система дифференциальных уравнений. Поэтому основным методом исследования САУ в динамических режимах является метод решения дифференциальных уравнений. Порядок дифференциальных уравнений может быть довольно высоким, то есть зависимостью связаны как сами входные и выходные величины u(t), f(t), y(t), так и скорости их изменения, ускорения и т.д. Поэтому уравнение динамики в общем виде можно записать так:

F(y, y’, y”,..., y(n), u, u’, u”,..., u(m), f, f ’, f ”,..., f(k)) = 0.

 В ТАУ часто используют операторную форму записи дифференциальных уравнений. При этом вводится понятие дифференциального оператора p = d/dt так, что, dy/dt = py, а pn = dn/dtn. Это лишь другое обозначение операции дифференцирования. Обратная дифференцированию операция интегрирования записывается как 1/p. В операторной форме исходное дифференциальное уравнение записывается как алгебраическое:

aop(n)y + a1p(n-1)y + ... + any = (aop(n) + a1p(n-1) + ... + an)y = (bop(m) + b1p(m-1) + ... + bm)u

Не надо путать эту форму записи с операционным исчислением хотя бы потому, что здесь используются непосредственно функции времени y(t), u(t) (оригиналы), а не их изображения Y(p), U(p), получаемые из оригиналов по формуле преобразования Лапласа. Вместе с тем при нулевых начальных условиях с точностью до обозначений записи действительно очень похожи. Это сходство лежит в природе дифференциальных уравнений. Поэтому некоторые правила операционного исчисления применимы к операторной форме записи уравнения динамики. Так оператор p можно рассматривать в качестве сомножителя без права перестановки, то есть pyyp. Его можно выносить за скобки и т.п.

Поэтому уравнение динамики можно записать также в виде:

 

 

Дифференциальный оператор W(p) называют передаточной функцией. Она определяет отношение выходной величины звена к входной в каждый момент времени: W(p) = y(t)/u(t), поэтому ее еще называют динамическим коэффициентом усиления. В установившемся режиме d/dt = 0, то есть p = 0, поэтому передаточная функция превращается в коэффициент передачи звена K = bm/an.

Знаменатель передаточной функции D(p) = aopn + a1pn - 1 + a2pn - 2 + ... + an называют характеристическим полиномом. Его корни, то есть значения p, при которых знаменатель D(p) обращается в ноль, а W(p) стремится к бесконечности, называются полюсами передаточной функции.

Числитель K(p) = bopm + b1pm - 1+ ... + bm называют операторным коэффициентом передачи. Его корни, при которых K(p) = 0 и W(p) = 0, называются нулями передаточной функции.
5. Методы структурной компенсации обратных связей объекта регулирования при построении систем с подчиненным регулированием.

********************************************************************************



Для подобных систем обратные связи с передаточными функциями К – в данном случае взаимокомпенсируются.

Для объекта регулирования вида:



Рассмотрим следующий метод избавления от ОС.

Для данного объекта регулирования, система подчиненного регулирования будет иметь вид:


Для избавления от обратной связи во внешней цепи (1/T2*p+1) за регулятором Wрег2 вставляем устройство такое же как в ОС. При переносе ч/з звено сумматора в цепь ОС добавляется звено с противоположным знаком, таким образом (1/T2*p+1)* (1/T2*p+1)-1 во внешней ОС компенсируется.

Далее необходимо настроить систему на симметричный оптимум, но для этого сначала нужно настроить на модульный оптимум.



Добавим Пи-регулятор с передаточной ф-ией , знаменатель должен соответствовать функции Баттерворса.







Т1 и Т2 выбираются таким образом, что знаменатели совпадают со знаменателями ф. Баттерворса 3-го порядка.

Т1=Т2=4Тμ



Недостаток: появилось форсированное звено



Для настройки многомерн. системы мы изменяем внешний контур. Пи-регулятор ставим вначало, при настрое на МО.

6. ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САУ

Понятие временных характеристик. Зависимость изменения выходной величины системы от времени при подаче на ее вход единичного воздействия (импульса Дирака) при нулевых начальных условиях называется импульсным откликом системы или импульсной переходной характеристикой h(t). Эту функцию называют также функцией веса. Так как системы управления являются физически реализуемыми системами, импульсный отклик систем является односторонней каузальной функцией (h(t)=0 при t<0).

Как известно из теории сигналов и систем, отклик системы на единичный импульс определяется сверткой:

h(t) ③ (t) = h() (t-) d = h(t).

Выходной сигнал в каждый момент времени ti зависит не только от входного сигнала в этот момент времени, но и от сигналов на входе во все предыдущие моменты времени ti- с “весом”, равным значениям функции h(), т.е. в данном случае от сигнала t) при t=0.

Преобразование Лапласа свертки функций отображается произведением их изображений:

h(p) = W(p) L[(t)] = W(p) 1 = W(p).

В действительности дельта-функция в чисто теоретическом плане не реализуется. Реальные импульсные воздействия на системы всегда конечны по величине и продолжительности. Но если их продолжительность достаточно мала по сравнению со временем переходного процесса в системе (длительностью переходной характеристики в пределах заданной погрешности), то входное воздействие можно считать приближением к дельта-функции и применять для оценки переходных процессов в системе.

Не меньшее значение в САУ уделяется переходной характеристике H(t), реакции системы на единичное ступенчатое воздействие. Изображение Лапласа:

H(p) = W(p)/p.

Переходная и импульсная переходная характеристики называются временными характеристиками. Каждая из них является исчерпывающей характеристикой системы и любого ее звена при нулевых начальных условиях. По ним можно однозначно определить выходную величину при произвольном входном воздействии.

Экспериментальное определение временных параметров системы и отдельных ее звеньев можно проводить подачей единичных импульсных сигналов или единичных ступеней на их входы с измерением реакции на выходах. Если на вход подать d(t) ≈ (t) и зарегистрировать на выходе hd(t) ≈ h(t), то изображение Лапласа передаточной функции определится выражением:

L[hd(t)] = Wd(p) ≈ W(p).

Соответственно, при подаче на вход ступенчатой функции 1(t) регистрируется переходная функция H(t) и вычисляется W(p):

W(p) = L[dH(t)/dt].

Для произвольного входного воздействия u(t) при t≥0 переходной процесс на выходе звена при известных функциях H(t) или h(t) и нулевых начальных условиях:

y(t) = u(0)H(t) +H() u(t-) d, y(t) = h() u(t-) d.

Физическая реализуемость. Передаточная функция является физически реализуемой, если возможно создание устройства или программы, которые позволяют реально получить или вычислить выход блока с такой передаточной функцией для реальных типовых входных сигналов и их комбинаций. На выходе систем не должно появляться стремящихся к бесконечности значений сигналов в конечные моменты времени при подаче на вход конечных сигналов.

Заведомо физически нереализуемой является передаточная функция с порядком числителя большим порядка знаменателя. Строго говоря, физически нереализуемой является и функция с порядком числителя равным порядку знаменателя. В первом случае после деления числителя на знаменатель выделяется, помимо прочего, несколько идеальных дифференцирующих звеньев. Во втором случае при делении числителя на знаменатель выделяется усилительное звено. Заметим, что даже идеальный усилитель не может быть физически реализован, не говоря уже об идеальном дифференцирующем звене, так как в обоих случаях частотная характеристика системы не стремятся к нулю на больших частотах.
  1   2   3   4   5

Похожие:

Принципы построения сау iconПринципы построения сау
Принципы автоматического управления определяет как на основе какой-то информации формировать управляющее воздействие в системе
Принципы построения сау iconПринципы построения и архитектура ЭВМ
Однако базовая структура и принципы работы вм остались неизменными. Таким образом, в основе построения большинства современных компьютеров...
Принципы построения сау iconМетодические указания к выполнению практических работ для студентов специальности 151001
Сау, основных элементов и характеристик сау, а также методов анализа сау на устойчивость и качество управления, способов корректировки...
Принципы построения сау iconУчебное пособие для вузов, изд. 2-е, перераб и доп., М.: "Энергия", 1967. 648с., ил
Сау, основных элементов и характеристик сау, методов анализа сау на устойчивость и качество управления, способов корректировки свойств...
Принципы построения сау iconПрограмма учебной дисциплинЫ «теория автоматического управления»
Цели и задачи дисциплины «Теория автоматического управления» (тау) – изучение общих принципов построения и функционирования автоматических...
Принципы построения сау iconЛабораторная работа №7 " настройка регуляторов типовых одноконтурных систем" Цель работы
Изучение влияния настроечных параметров регулятора на динамические свойства сау и методик настройки сау на мо и со
Принципы построения сау iconКлассификация сау
Методов исследования сау известно много, и имеется следующая их классификация, учитывающая способы математического описания и характер...
Принципы построения сау iconЛабораторная работа №4 Тема: Пакет Control System Toolbox. Динамические и частотные характеристики систем автоматического управления (сау) Краткие сведения из теории
Рассмотрим сау, описываемую линейным (линеаризованным) дифференциальным уравнением вида
Принципы построения сау iconКонтрольная работа Вариант №4 Задача №2 Исходные данные Рис. Структурная схема сау ;;;; Необходимо
Для того, чтобы записать передаточную функцию замкнутой сау необходимо структурную схему привести к одноконтурному виду
Принципы построения сау iconXml-xsl технология для построения интернет сайта Часть1: xml описание, css, новостной сайт Москва
Описываются принципы использования xml-xsl технологии для построения интернет-сайта, ориентированного на небольшой поток новостей....
Разместите кнопку на своём сайте:
kurs.znate.ru


База данных защищена авторским правом ©kurs.znate.ru 2012
обратиться к администрации
kurs.znate.ru
Главная страница