9.2Корректирующие устройства

Корректирующие устройства (КУ) бывают двух типов (по методу включения):

последовательные КУ,
параллельные КУ.

Иногда применяют два типа КУ в одной САУ.

КУ параллельного действия также бывают двух видов: согласно-параллельного и встречно-параллельного включения.

КУ последовательного действия являются наиболее простыми и применяются в таких системах регулирования, в которых практически отсутствуют сигналы шумов или помех. Системы с последовательной коррекцией имеют большую частоту среза, что предъявляет высокие требования к динамическим характеристикам двигателей исполнительных устройств. Последовательные КУ достаточно чувствительны к изменениям их параметров, что требует применения высокостабильных конденсаторов и резисторов. Следует также отметить, что при выходе из строя конденсаторов или резисторов последовательного КУ, как правило, вся система регулирования становится неработоспособной.

Параллельные КУ снижают частоту среза системы и делают ее малочувствительной к помехам и шумам. Существенным преимуществом параллельной коррекции является то, что она уменьшает влияние нестабильности и нелинейности характеристик устройства управления, стоящих в прямой цепи, на характер переходных процессов всей системы.

КУ делятся также на пассивные и активные. Активные КУ выполняются на базе операционных усилителей ОУ, где в качестве входного сопротивления и сопротивления ОС используются RC цепи.

Активные последовательные КУ чаще всего называют регуляторами.

Параллельные КУ образуют так называемые местные обратные связи. Одним из основных условий использования параллельной коррекции является возможность физической реализации, т.е. необходимо иметь измерительные устройство входной координаты, ОС и измерительные преобразователь, преобразующий данную координату в напряжение или ток.

9.3Построение желаемой амплитудной характеристики системы регулирования

Желаемая ЛАЧХ определяется требованиям к показателям качества динамического режима и точности процессов регулирования.

Низкочастотная часть этой характеристика обуславливает точность воспроизведения медленно изменяющихся воздействий. По ее виду можно найти добротности по скорости и ускорению и статическую ошибку системы. Поведение желаемой ЛАЧХ в области низкой частоты определяется требованиям к точности воспроизведения воздействий.

Пусть задана ошибка воспроизведения воздействий .

Тогда:

Таким образом, можно рассмотреть два случая:

1) если САУ является статической, и задана ошибка воспроизведения , то в области низких частот разомкнутая ЛЧХ должна быть иметь нулевой наклон и проходить не ниже уровня 20 lg (1/).

Пусть =5%, тогда

L_рнч=20 lg (1/)=26 дБ.

2) если система является астатической, то разомкнутая ЛЧХ в области низких частот строится следующим образом: если заданы добротности системы по скорости и по ускорению^¹, то определяются следующие точки: _к=D_и _i=D_. Из первой точки проводим прямую с наклоном –20 дБ/дек, из второй –40 дБ/дек.

За областью низких частот начинается область средних частот. Правая граница области средних частот определяется по точке пересечения желаемой характеристики с уровнем –16 дБ^¹.

_m

t_p

бласть средних частот полностью определяет показатели качества переходного процесса САУ: в этой области находится частота среза и запасы устойчивости по фазе и по амплитуде. Главным условием для ЛАЧХ в этой области является то, что характеристика должна проходить точку среза с наклоном –20 дБ/дек и продолжительность этого участка должна быть как можно больше. Диапазон частот, при котором должен быть наклон –20 дБ/дек определяется из графика на рисунке 9.1а в зависимости от заданного перерегулирования _m.

Частота среза находится по графикам на рисунке 9.1б следующим образом: по значению перерегулирования определяется максимум ВЧХ P_m, затем по известной P_m определяется зависимость между t_р и _c и саму частоту среза САУ по заданному времени регулирования t_р.

В области высоких частот желаемая ЛЧХ должна быть параллельна нескорректированной ЛЧХ для того, чтобы ЛЧХ имело наиболее простую реализацию.