- •Методические указания
- •Содержание
- •О дноконтурные системы регулирования
- •С истемы регулирования по инвариантной схеме
- •3. Системы регулирования по каскадной схеме
- •4. Системы многомерного управления. Общие сведения
- •6. Синтез системы управления для простейшего многомерного объекта
- •7. Синтез апериодического регулятора
- •8. Реализация управляющих воздействий
3. Системы регулирования по каскадной схеме
Системы
проектируются на основе структурной
схемы, изображенной на рисунке.
Регулятор
называется
стабилизирующим,
а регулятор
- корректирующим.
Вид закона регулирования для регуляторов
и
и параметры их настройки можно
выбирать в соответствии с формулами,
указанными в таблице
Вид каскада |
Условия использования |
Стабилизирующий регулятор R1 |
Корректирующий регулятор R2 |
П-ПИ
|
|
|
|
ПИ-ПИ |
|
|
|
ПИ-ПИД |
|
|
|
В случае, например, каскада П-ПИ программа реализации регулятора имеет вид (предполагая, что настройки пересчитаны для цифровой реализации):
Период
дискретности можно выбрать в виде
.
4. Системы многомерного управления. Общие сведения
В
случае синтеза оптимального цифрового
П-регулятора задача синтеза имеет вид:
дан объект управления
;
,
требуется задать настроечные положительно
определенные матрицы регулятора Q,R
и наблюдателя Q1,R1
(например, единичные), и найдя параметры
регулятора K,
наблюдателя L
и компенсатора Kz
,
,
,
где
функция
определена
в виде
записать модель цифрового регулятора в виде
Если в результате моделирования переходной процесс получился неудовлетворительным, следует изменить настроечные матрицы и процедуру повторить снова.
Программа реализации регулятора имеет вид:
Возможен
вариант синтеза модального цифрового
П регулятора (чаще всего апериодического),
когда матрица К
выбирается из условия
,
а матрица L
из условия
.
Возможен и комбинированный вариант,
например, когда синтезируется оптимальный
регулятор и апериодический наблюдатель
или наоборот.
В случае синтеза оптимального цифрового ПИ-регулятора для объекта управления ; , требуется определить расширенные матрицы в виде
задать настроечные положительно определенные матрицы регулятора Q,R и наблюдателя Q1,R1 (например, единичные), и найдя параметры регулятора K и наблюдателя L
,
,
записать модель цифрового регулятора в виде
5. Синтез оптимального цифрового П-регулятора для одномерного типового объекта
Дан
объект вида
или
.
Переведя модель в дискретное время,
запишем
,
где
;
для системы, эквивалентной
;
;
для системы, эквивалентной
.
С учетом запаздывания матрицы системы ; имеют вид
Приняв весовые матрицы Q , R в виде
;
получим,
что
,
где
,
.
Матрицу
апериодического наблюдателя
для
использования в регуляторе можно
найти в виде
,
где
.
6. Синтез системы управления для простейшего многомерного объекта
П
усть
модель объекта имеет вид
Переведем систему в дискретное время:
;
;
;
;
.
Для упрощения решения выберем теперь весовую матрицу
таким
образом, чтобы произведение
стало
диагональной матрицей. Тогда, выбрав
и
,
найдем
,
.
Теперь, поскольку все матрицы, входящие в уравнение Риккати в LQ(.), диагональны, матрица Р тоже диагональна и нахождение ее диагональных элементов сводится к решению двух независимых квадратных уравнений. Решение существует, если уравнения содержат положительные корни. Настройка качества переходных процессов производится выбором диагональной матрицы Q.
