9 Синтез лінійних безперервних систем автоматичного управління (сау)

9.1 Постановка задачі синтезу сау

9.1.1 Визначення поняття синтезу сау

Усі математичні задачі, що розв'язуються в теорії автоматичного управління, можна об'єднати у два великі класи:

• задачі аналізу систем управління;

• задачі синтезу систем управління.

У задачах аналізу апріорі відома структура системи та задані всі параметри системи і потрібно оцінити її статичні або динамічні властивості. До задач аналізу належать визначення стійкості (див. лекції №13-15) і оцінка якості (див. лекції №11-12) системи управління.

Задачі синтезу можна розглядати як зворотні задачам аналізу: у них необхідно за заданими показниками якості управління вибирати принцип управління, визначати структуру й розрахувати параметри системи. Найпростішими завданнями синтезу є, наприклад, задача визначення передаточного коефіцієнта розімкнутої САУ за заданою помилкою або за умови мінімуму інтегральної оцінки.

Синтез САУ - це процедура визначення структури й параметрів системи за заданими показниками якості управління. Як будь-яка зворотна задача, задача синтезу на відміну від задачі аналізу має безліч розв'язків для однакових заданих умов.

Синтез є найважливішим етапом проектування систем, основним і найбільш важливим етапом використання результатів, отриманих теорією автоматичного управління, яка сьогодні дозволяє створити систему управління практично для будь-якого об'єкта. Однак спроектувати високоякісну систему управління цим об'єктом можна лише за наявності досить точної математичної моделі. Причому відповідно до одного з принципів Эшбі складність керуючого пристрою повинна бути не нижчою складності об'єкта управління. Тому іноді дешевше правильно спроектувати об'єкт управління, ніж створювати для нього індивідуальну систему управління. Останнє зауваження не здасться нездійсненним (оскільки прийнято вважати, що об'єкт управління є заданим), якщо врахувати наявність певної свободи у проектувальника систем управління в частині вибору типу датчика й місця його установки, потужності виконавчого механізму і т.п.

9.1.2 Вимоги до промислових систем управління (критеріальна стратегія синтезу)

Вихідними даними для синтезу САУ є: математичний опис об'єкта управління (часто у вигляді передаточної функції), характеристики збурювальних сигналів і показники якості управління (необхідний запас стійкості, статична й динамічна точність). Перші дві вимоги є властивостями процесу управління, а остання визначається технологічними завданнями, які вирішуються цим процесом. Як правило, до промислових систем управління висуваються такі вимоги:

1. система повинна забезпечувати стійке управління процесом у всьому діапазоні навантажень на технологічний агрегат;

2. система повинна забезпечувати поблизу робочої точки задану якість перехідних процесів управління (час перехідного процесу, перерегулювання, коливальність і т.п.);

3. система повинна забезпечувати в усталеному режимі статичну точність регулювання.

Чим вищі вимоги до якості управління, тим більш складною й дорожчою буде система. Тому при створенні САУ прагнуть знайти розумний компроміс між якістю регулювання й витратами на створення системи.