Теория систем автоматического управления. В.А. Бесекерский, Е.П. Попов, 1975 (1189552), страница 38
Текст из файла (страница 38)
В настоящее время существует два способа построениятаких моделей.Первый способ заключается в том, что в модели используется интегратор (рис. 7.12),состоящий из операционного интегрирующего усилителя и вспомогательной следящейсистемы, преобразующей напряжение постоянного тока С/вых на выходе электронногоинтегратора в угол поворота а следящей системы. На базе такого интегратора и можетбыть построена электромеханическая модель исследуемой системы. В этой модели могутбыть использованы электронные операционные усилители в режиме масштабирования,инвертирования и суммирования, а также электронные модели типичных нелинейностей,построенные на диодных элементах.Однако то обстоятельство, что выходные величины интеграторов представляютсобой углы поворотов некоторых механических валиков, позволяет значительно легчерешать вопросы сопряжения с реальной аппаратурой, поскольку на этих валиках легкомогут быть установлены требуемые датчики (датчики угла или перемещения, датчикиугловой скорости и т.
п.). Кроме того, это же обстоятельство позволяет сравнительнопросто учитывать в исследуемой системе сложные нелинейные зависимости, что делаетсяустановкой на выходных валиках интеграторов таких элементов, как синусно-косинусныепотенциометры, функциональные потенциометры, эксцентрики для воспроизведенияфункции одной переменной, коноиды для воспроизведения функций двух переменных,множительные и делительные устройства и т. п.Набор задачи на электромеханической модели делается примерно так же, как и наэлектронной, с учетом специфики тех новых элементов, которые используются дляустановки на выходных валиках интеграторов.На подобном принципе работает, например, электромеханическая модель типа«Электрон».
Электромеханические модели подобного типа особенно удобны длямоделирования пространственного движения самолетов, ракет, космических кораблей,подводных лодок и т. д. Однако в этих моделях по-прежнему существует ограничениевремени их непрерывной работы, что связано с наличием электронного интегратора.Некоторым их недостатком, который свойствен вообще всем электромеханическиммоделям, является то, что следящая система преобразования выходного напряженияэлектронного интегратора в угол поворота выходного валика вносит нежелательныйдинамический эффект, связанный с введением в модель передаточной функции самойследящей системы. Эта передаточная функция может быть обычно сведена кпередаточной функции апериодического звена первого порядка или передаточнойфункции колебательного звена.Второй способ построения электромеханических моделей заключается в том, чтоэлектронный интегратор исключается, а интегрирование ведется на интегрирующемприводе [10], схема которого изображена на рис.
7.13. В качестве входной величины здесьможет быть напряжение постоянного или переменного тока. Это напряжениесравнивается с напряжением тахогенератора ТГ постоянного или, соответственно,переменного тока, который установлен на оси исполнительного двигателя Д. Есликоэффициент усиления усилителя достаточно велик, то напряжение тахогенератора сбольшой точностью будет равно входному напряжению. Так как напряжениетахогенератора с большой степенью точности пропорционально скорости его вращения,то, следовательно, можно записать зависимость(7.77)Угол поворота выходного валика оказывается пропорциональным интегралу отвходного напряжения:(7.78)Если электромеханическая модель строится на базе интегрирующего приводапостоянного тока, то в ней могут быть использованы те же элементы, что и в описаннойвыше модели, построенной на базе электронного интегратора с преобразующей следящейсистемой.Если электромеханическая модель строится на базе интегрирующего приводапеременного тока, то в ней должны использоваться специальные элементы переменноготока (масштабные трансформаторы, линейные и синусно-косинусные вращающиесятрансформаторы, потенциометры переменного тока, суммирующие и масштабныеусилители переменного тока, асинхронные тахогенераторы и т.
п.).Электромеханические модели с интегрирующими приводами могут работатьнепрерывно длительное время, которое может измеряться часами и днями. Это облегчаетмоделирование процессов в натуральном масштабе времени. Однако некоторая сложностьподобных моделей приводит к тому, что они строятся, как правило, специализированноготипа и предназначаются для исследования объектов определенного класса.Цифровые вычислительные машины. В вычислительных машинах непрерывногодействия (электронных и электромеханических) достижимая точность ограничиваетсяточностью изготовления входящих в машину элементов. Повышение точности всегдасвязано со значительным удорожанием изготовления, а в некоторых случаях желаемаяточность вообще не может быть достигнута при современном уровне техники. Вцифровых вычислительных машинах принципиально может быть достигнута любаяжелаемая точность вычислений.
Это связано лишь с увеличением числа используемыхразрядов в изображении чисел, что вызывает умеренный рост стоимости вычислительныхмашин при росте их точности.Цифровые вычислительные машины по своему принципу действия относятся кустройствам дискретного действия. Результаты вычислений выдаются этими машинамине непрерывно, а в виде последовательности дискретных чисел. Цифровыевычислительные машины могут применяться для различных целей.
В той числе их можноиспользовать для решения линейных и нелинейных дифференциальных уравнений спостоянными и переменными коэффициентами, что нужно для исследованияпроцессов в сложных системах управления и регулирования.Любые вычисления, которые производит цифровая вычислительная машина,сводятся к последовательности арифметических и логических операций. Это означает, чторешение дифференциальных уравнений исследуемой системы осуществляется методамичисленного интегрирования по шагам и точность получаемого решения будет зависеть отвеличины выбранного шага интегрирования.Цифровая вычислительная машина имеет в своем составе три основные части (рис.7.14).
Арифметическое устройство предназначается для выполнения операций надчислами. Запоминающее устройство осуществляет прием, хранение и выдачу чисел.Управляющее устройство автоматизирует процесс управления машиной в процессевыполнения вычислений.Число операций, которые может делать машина, ограничено (сложение, вычитание,умножение, деление, перенос числа из одного места памяти в другое и т.
п.). Поэтомурешение на машине любой задачи должно быть предварительно представлено в видепоследовательности таких простейших операций. Отдельные операции выполняютсямашиной под воздействием управляющих сигналов, которые носят название команд.Последовательность всех команд, которые заложены в запоминающее устройствомашины, образует программу ее работы. Команды вводятся в запоминающее устройство ввиде некоторых закодированных чисел.Программа работы машины составляется с учетом особенностей самой машины(принцип действия, число разрядов, объем памяти и т. п.) и существа используемогочисленного метода интегрирования дифференциальных уравнений.
К численным методам,которые могут быть использованы в цифровых вычислительных машинах, предъявляютсянекоторые специфические требования. Желательны такие численные методы, которымсвойственно циклическое решение задачи, характеризуемое многократным повторениемрасчетов по одним и тем же формулам. Это упрощает составление и реализациюпрограммы.Используемый численный метод должен сводить решение к последовательностипростейших арифметических действий. Кроме того, желательно-использовать такойметод, который дает возможность периодического контроля выполненных вычислений.Как уже отмечалось выше, цифровые вычислительные машины могут датьзначительно более высокую точность, чем машины непрерывного действия.
Это являетсяих преимуществом. Однако они имеют и недостатки по сравнению с машинаминепрерывного действия. К ним относятся: 1) выдача решения не в виде осциллограмм илиграфиков, а в виде последовательности дискретных чисел, по которым затем необходимостроить графики, 2) трудность программирования задачи, 3) трудность сопряжениявычислительной машины с реальной аппаратурой и 4) во многих случаях большаязамедленность в выдаче решения.ыГЛАВА 8 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ§ 8.1. Общие соображенияКачество работы любой системы регулирования в конечном счете определяется величинойошибки, равной разности между требуемым и действительным значениями регулируемойвеличины: х (t) = g (t)—у (t).
В системах стабилизации при g (t)=0 ошибка х (t) = — у (t).Знание мгновенного значения ошибки в течение всего времени работы регулируемогообъекта позволяет наиболее полно судить о свойствах системы регулирования. Однако вдействительности, вследствие случайности задающего и возмущающего воздействий, такойподход не может быть реализован. Поэтому приходится оценивать качество системырегулирования по некоторым ее свойствам, проявляющимся при различных типовыхвоздействиях. Для определения качественных показателей системы регулирования в этом случаеиспользуются так называемые критерии качества.В настоящее время разработано большое число различных критериев качества системрегулирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
