Ответы к ГосЭкзамену 220402 (Информатика) (1088974), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Тогда структурная схема системы принимает вид, показанный наWо s  X1skTs 1Wо sX ос s,Wос s  kос.X 2 sWос sРис. 12.Тогда передаточная функция разомкнутой системы будет равнаWо s 1Wо s Wос s kW s  Ts 1 k kос  ,kW s   1T1s 1 ,TT1 1 k kос .,W s  k1 гдеk1 k kос,Следовательно, отрицательная обратная связь уменьшает инерционность разомкнутой системы. Темсамым она улучшается качество переходного процесса в системе и может оказать стабилизирующие воздействие на замкнутую систему, то есть превратить неустойчивую замкнутую систему в устойчивую. Увеличе-kние коэффициента усиления 1 при этом может быть скомпенсировано за счет других корректирующихзвеньев системы.При охвате интегрирующего звена отрицательной жесткой обратной связью, то есть при24Wо s  получаемks,Wос s  kосWо s 1Wо s Wос s kW s   1T1s 1 ,1T1 k kос .W s  k1 где1kос,,Из полученных соотношений видно, что под воздействием жесткой отрицательной обратной связитеряются интегрирующие свойства системы, оно преобразуется в апериодическое звено с коэффициентомпередачи, который определяется толькоkос.

Постоянная времениT1 будет мала при большом коэффи-kциенте усиления. Это означает, что такая связь может применяться для того, чтобы сделать выход системы пропорциональным входному сигналу системы.Далее мы будем рассматривать только отрицательные обратные связи.Инерционная жесткая обратная связь.Пусть объект управления с передаточной функциейжесткой обратной связью с передаточной функциейет вид, показанный на рисунке 13.X1sWо sX ос sWо s Wос s охвачен отрицательной инерционной.

Тогда структурная схема системы принима-X 2 sWос sРис. 13.Пусть теперьkWо s  sWос s  kосTос s 1,Тогда передаточная функция разомкнутой системы будет равнаWо s 1Wо s Wос s  ,k Tос s 1W s  Tос s 2  s  k kос ,W s  .25W s  k1 где1kосT12 Tосk kосk1Tос s 1T12 s 2 T2 s 11T2 k kос,,,.Следовательно, в данном случае интегрирующее звено превращается в звено второго порядка с вве-kTдением производной. При этом коэффициент усиления 1 и интенсивность введения производной осцеликом определяются параметрами обратной связи, а первичный коэффициент усиления звена влияет лишьна новые постоянные времениT1 и T2 , которые будут тем меньше, чем больше значение k .kПри большомохват интегрирующего звена инерционной жесткой обратной связью эквивалентенусилительному звену с введение производной. Отсюда вытекает ее положительное влияние на качество переходного процесса в автоматической системе в целом.Гибкая обратная связь.Пусть объект управления с передаточной функциейцательной обратной связью с передаточной функциеймает вид, показанный на рисунке 14.X1sWо sX ос sWо s Wос s охвачен отрицательной гибкой отри-.

Тогда структурная схема системы прини-X 2 sWос sРис. 14.Пусть теперьWо s  kT 2 s 2  2Ts 1W s  kос  sос,Тогда передаточная функция разомкнутой системы будет равнаWо s 1Wо s Wос s  ,kW s   2 2T s  21Ts 1 ,kkос121T  2T  kkос2T .,W s  где.26 Как видно, в этом случае увеличивается демпфирование колебательного звена ( 1), при этомне меняется коэффициент усиления. Процесс в системе становится менее колебательным и может превра- 1тится в апериодический, если будет выполняться условие 1.Заметим, что охватывать апериодическое звено гибкой отрицательной обратной связью нет смысла,так как это увеличивает постоянную времени, увеличивает его инерциальность.Если теперь передаточная функция объекта управления имеет видWо s  ksTs 1,то аналогично предыдущему получаемW s  T1 гдеk1sT1s 1kk1 1 k k ос .T1 k kос,,Отсюда следует, что сохраняется тот же тип передаточной функции, но уменьшается инерционностьсистемы.Инерционная гибкая обратная связь.Пусть объект управления с передаточной функциейWо s гибкой отрицательной обратной связью с передаточной функциейтемы принимает вид, показанный на рисунке 15.X1sWо sX ос sохвачен отрицательной инерционнойWос s .

Тогда структурная схема сис-X 2 sWос sРис. 15.Пусть теперьWо s  ksTs 1Wос s  ,Аналогично предыдущему получаемkос sTос s 1k1Tос s 1s T22 s 2 T1s 1 ,kT TосTTосT1 k1 T22 1 k kос .1 k kос ,1 k k ос ,гдеW s  .27Здесь при сохранении интегрирующего свойстваWо s получается эффект введения производ-T Tной, то есть интегрирующее звено становится изодромным. Новые постоянные времени 2 и 1 , характеризующие инерционность разомкнутой системы, могут быть сделаны малыми за счет большого первичногокоэффициента усиленияk .

В последнем случае имеем1k1 kос .Можно вообще заметить, что инерционное запаздывание в обратной связи целесообразно использовать для улучшения качества переходных процессов, получая эффект аналогичный введению производной впрямой цепи.КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ПО ВНЕШНЕМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ. ИНВАРИАНТНОСТЬ.Основной принцип автоматического управления состоит в формировании управляющего воздейст- t  t вия по величине ошибки(с использованием интегралов и производных от). Если же вводитсякорректирующие устройство по внешнему воздействию, то получается комбинированное управление (поошибке и по внешнему воздействию) то же с использованием интегралов и производных.Путем введения коррекции по внешнему воздействию удается при определенных условиях сводитьвеличину установившейся ошибки к нулю при любой форме внешнего воздействия.

Это свойство называется инвариантностью системы по отношению к внешнему воздействию.Внешние воздействия делятся на задающее, сигнал которого система должна воспроизводить, ивозмущающее, действие которого нужно нейтрализовать.Корректирующее устройство по задающему воздействию.Здесь наряду с сигналом ошибки вводится во внутреннюю цепь еще сигнал задающего устройстваg t  через некоторую передаточную функцию Wк s . В этом случае структурная схема системы будетиметь вид, показанный на рисунке 16.Wк s Gs Wо s X s Рис. 16.Тогда выходной сигналxt  в преобразовании по Лапласу выразится в видеW s X s   о1Wк sGs1Wо s ,то есть эквивалентная передаточная функция замкнутой системы по регулируемой величинеравнаxt  будет28 э s  Wо s 1Wк s1Wо s ,а для ошибкиэ s   1 э s 1Wк s Wо s 1Wо s .Значение установившийся ошибки будет равна нулю при любой форме задающего воздействия втом случае, еслиWк  s  1Wо s .Обычно это условие инвариантности удовлетворить полностью нельзя, но можно подобрать приближенное равенство для определенной области частот (практически отрабатываемой системой).

Такая не- t полная инвариантность весьма существенно уменьшает ошибкусистемы управления. Возможны идругие варианты коррекции по заданному воздействию.Корректирующее устройство по возмущению.Рассмотрим систему автоматического управления, структурная схема которой имеет вид, показанный на рисунке 17.F s Gs W3 s W1s W2 s X s Рис. 17.Введем корректирующее устройствовиеWк  s , входом которого является возмущающее воздейст-f t . Структурная схема такой системы представлена на рисунке 18.F s W3 s W к s G s W1 s Рис. 18.W 2 s X s 29Тогда передаточная функция замкнутой системы для регулируемой величиныщему воздействию будет равна f s X s  W2 s W3 s Wк s W1s F s 1W1s W2 s xt  по возмущаю-.Условие полной инвариантности принимает видWк s  W3 s W1s .Здесь так же можно ограничится неполной инвариантностью, если реализациятехнические трудности.Wк s  вызываетf t , в отличии от задающего g t  не всегдаWк s .

Для этого нужно измерять f t , что не всегда возможно. Существуютможно подать на входf t , которые широко используются в практике.косвенные методы оценкиОсобая трудность – возмущающее воздействиеВведение корректирующих устройств по внешним возмущениям является важным методом повышения точности систем автоматического управления. Этот метод обладает существенной положительнойособенностью. Как видно из приведенных передаточных функций, характеристическое уравнение замкнутойсистемы при введении такой коррекции остается неизменным.

Следовательно, этот способ коррекции существенно повышает точность системы, почти не влияет на качество переходных процессов управления, в товремя как все предыдущие методы повышения точности всегда были связаны с ухудшением качества переходного процесса, если не принимать дополнительные меры.КРАТКОЕ СРАВНЕНИЕ СПОСОБОВ КОРРЕКЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯПРИ ПОМОЩИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ КОРРЕКТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ.Преимущество последовательных корректирующих устройств заключается в том, что они часто мо-RCгут быть реализованы в виде простейших пассивных-контуров.Основные их недостатки:Непостоянство параметров и характеристик системы снижает эффективность действия последовательныхкорректирующих устройств.

Отсюда – повышенные требования к стабильности характеристик элементовсистемы.RC-контуры, включаемые последовательно, обычно содержат более громоздкие конденсаторы, чем контуры в цепи обратных связи (интегрирующие).RCДифференциирующие-контуры, создающие опережение по фазе, очень чувствительны к помехам.Преимущества параллельных корректирующих устройств:Уменьшение зависимости динамических свойств системы от изменения параметров и характеристик входящих в ее состав элементов. Требования к стабильности характеристик элементов менее жесткие, чем у параллельных корректирующих устройств.В элементах системы, близких к ее выходу, развиваются большие мощности. Их питание, если они потребляют значительную энергию, не представляет затруднений.Менее подвержены влиянию помех, часто содержащихся в сигнале ошибки, элементы системы играют рольфильтров низких частот.Недостатки параллельных корректирующих устройств:Состоят из дорогих и громоздких элементов.Требование, чтобы обратная связь не нагружала предварительные каскада усилителей.Необходимы высокие коэффициенты усиления.309.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)