Романова И.К. Методы синтеза системы управления летательными аппаратами (2017) (1246991), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Коэффициент усиления регулятора определяется отрицательной обратной связью (ООС). Если ООС выключена, коэффициент усиления регулятора максимальный. Отрицательная обратная связь может бьггь временно и в разной степени заблокирована в зависимости от скорости изменения регулируемой величины. Это свойство ООС используется при создании ПД- н ПИД-регуляторов. Для настройки регуляторов вводят дополнительный параметр — постоянную времени дифференцирования Т,. В ПИ- и ПИД-регуляторы добавлена положительная обратная связь (ПОС), скорость изменения которой задается постоянной времени интегрирования Т,.
На протяжении переходного процесса ПОС постепенно выключает действие ООС и устанавливает регулятор в режим пропорционального регулирования. Отрицательная и положительная обратные связи называются гибкими обратными связями. Используют также и название «изодромные обратные связи». Отсюда название регулятора — «нзодромный». 47 Переходной процесс в системах автоматического регулирования с ПИД-регулятором можно ускорить: ° уменьшая ООС; ° снижая скорость изменения ООС; ° увеличивая скорость изменения ПОС. Улучшая временную характеристику переходного процесса, вместе с тем снижаем устойчивость системы автоматического регулирования.
ПИД-регуляторы целесообразно применять в системах автоматического регулирования с болыпой инерцией. Воплощение различных структурных схем регуляторов значительно упростилось с появлением ПИД-регуляторов на базе микропроцессоров. Как правило, в таких регуляторах сигнал рассогласования одновременно подается на параллельные ветви, формирующие пропорциональную, интегральную и дифференциальную составляющие, которые затем суммируются и усиливаются. То есть каждую ветвь можно рассматривать как отдельный регулятор.
Благодаря независимой работе интегральная составляющая к концу переходного процесса полностью замещает пропорциональную составляющую, Несмотря на все многообразие выпускаемых ПИД-регуляторов, принцип их действия остается неизменным, 1.б.4. Настройка ИИД-регулятора Сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ), вырабатываемый ПИД-регулятором, определяется тремя составляюгцими, указанными в табл. 1.3. Тпбяица 1.3 Составляющие ПИД-регулятора В основе методики настройки лежит анализ переходной характеристики.
Рассмотрим этапы настройки ПИД-регулятора. Этан 1. Настройка пропорциональной составляющей ПИД-регулятора. Перед настройкой пропорциональной составляющей регулятора интегральная и дифференциальная составляющие отключаются либо значение Т; устанавливается максимально возможным, а значение Т„минимально возможным.
Устанавливают первоначальное значение пропорциональной составляющей КрТ „1сТ, Характеристика переходного процесса экспериментально снимается (если это допустимо по технологическим условиям) и регистрируется с помощью программы. Рассмотрим возможные типы переходных характеристик, приведенных на рис.
1.14. Рис. 1.14. Типы 1-5 переходных характеристик Переходная характеристика 1, Значение коэффициента пропорциональности очень велико, переходная характеристика 1 (а значит, и настройка регулятора) далека от оптимальной, Коэффициент пропорциональности следует уменьшить. При этом надо иметь в виду, что варьировать пропорциональную составляющую можно в явном виде, изменяя К„и подбирая период регулирования ЛТ. Исходное значение ЛТ рассчитывают по формуле ЛТ=(0,0510,1)Т „.
Переходная характеристика. 2. Для нее характерны затухающие колебания (3 — 5 периодов), Бсли в дальнейшем предполагается использовать и дифференциальную составляющую ПИД-регулятора, то выбранное значение коэффициента пропорциональности является оптимальным. Для этого случая настройка пропорциональной составляющей считается законченной. Если дифференциальная составляющая использоваться не будет, то рекомендуется еще уменьшить К, так, чтобы получились переходные характеристики типа 3 или 4, Переходная характеристика 3. В этой переходной характеристике наблюдается небольшой выброс и быстро затухающие колебания (1 — 2 периода), Этот тип переходной характеристики обеспечивает хорошее быстродействие и быстрый выход на заданное регулируемое значение. В большинстве случаев его можно считать оптимальным, если в системе допускаются выбросы при переходе с одной уставки на другую или при резком изменении нагрузок, Выбросы можно устранить дополнительным уменьшением К„так, чтобы получилась переходная характеристика типа 4.
Переходная характеристика 4. Регулируемая величина плавно подходит к установившемуся значению без выбросов и колебаний. Этот тип переходной характеристики также можно считать оптимальным, однако быстродействие регулятора несколько снижено. Переходная характеристика 5. Сильно затянутый подход к установившемуся значению говорит о том, что коэффициент пропорциональности чрезмерно занижен. Динамическая и статическая точность регулирования здесь мала.
Рекомендуется увеличить значение К. Следует обратить внимание на два обстоятельства. Во-первых, во всех рассмотренных выше случаях установившееся значение регулируемой величины в системе не совпадает со значением уставки. Чем меньше коэффициент пропорциональности, тем больше остаточное рассогласование. Во-вторых, чем меньше коэффициент пропорциональности, тем больше длительность переходных процессов. Однако остаточное рассогласование, характерное для чисто пропорциональных регуляторов ~П-регуляторов), минимизируется интегральной составляющей регулятора (ПИ-регулятор).
Исходя из изложенного выше, можно сделать следующие выводы, Во всех рассмотренных случаях установившееся значение регулируемой величины в системе не совпадает со значением уставки. 50 Чем меньше коэффициент пропорциональности, тем больше остаточное рассогласование. Чем меньше коэффициент пропорциональности, тем болыпе длительность переходных процессов, Остаточное рассогласование, характерное для чисто П-регуляторов, минимизируется интегральной составляющей регулятора (ПИ-регулятор), Результатом данного этапа является выбор переходной характеристики 2 с выбранным К .
Эжаи 2. Настройка постоянной времени дифференцирования Т~. Этот этап присутствует только в том случае, если применяется полнофункциональный ПИД-регулятор. Если дифференциальная составляющая применяться не будет (используется ПИ-регулятор), то следует сразу перейти к этапу 3. Устанавливают первоначальное значение постоянной времени Т~. Предположим, что на этапе 1 установлен коэффициент пропорциональности, соответствующий переходной характеристике 1 (см.
рис. 1.14), в которой присутствутот затухающие колебания. В этом случае следует выбрать такое значение постоянной времени дифференцирования, чтобы переходная характеристика имела тип 2. На основании изложенного сформулируем следующий вывод. Дифференциальная составляющая устраняет затухающие колебания и делает переходную характеристику похожей на тип 2 (рис, 1.15). Это значит, что динамическая точность регулирования при наличии дифференциальной составляющей (ПД-регулятор) может быть выше, чем для П-регулятора. Рис. 1.15. Настройка постоянной времени диффе- ренцирования Т~ Этап 3. Настройка постоянной времени интегрирования Т,. После настройки пропорциональной и при необходимости дифференциальной составляющих получается нереходная характеристика 1, показанная на рис 1.16. Далее следует установить начальное значение постоянной времени интегрирования.
нс Рис. 1.!б. 11астройка величины постоянной времени интегрирования Т;: 1 4 типы переходвьгх характеристик Рассмотрим типы переходных характеристик, приведенных на рис. 1.16, Переходная характеристика 2. Такая характеристика получается при чрезмерно большой постоянной времени интегрирования. Выход на уставку оказывается затянутым и длится примерно (3...4)Т;. В этом случае рекомендуется уменьшить значение постоянной времени интегрирования Т;.
Переходная характеристика 3. Значение постоянной времени интегрирования Т; выбрано оптимально. Таким образом, интегральная составляющая позволяет минимизировать остаточное рассогласование между установившимся в системе значением регулируемого параметра и уставкой.
Переходная характеристика 4. Такая характеристика получается при слишком малой величине постоянной времени интегрирования. Выход на уставку также длится (3...4)Т;, Если постоянную времени интегрирования уменыпить епге, то в системе могут возникнуть колебания. Следует увеличить значение постоянной времени интегрирования Т;. Оценивая параметры полученного переходного процесса, можно сделать следующие выводы. Статическая ошибка увеличилась при введении в систему автоматического управления регулятора. Это связано с введением в систему определенной степени «нечеткости». Перерегулирование для системы с ПИД-регулятором больше перерегулирования для системы без регулятора, Это обусловлено тем, что регулятор изначально проектировался для уменыпения времени переходного процесса системы, Время переходного процесса уменьшилось, что являлось основной задачей использования ПИД-регулятора.
Глава 2 Элементы систем унравления и их модели В этой главе рассмотрим бортовые устройства и наземные системы, обеспечивающие решение задачи полета, которая либо формируется заранее (этому соответствует полет по программе), либо определяется в процессе движения (наведение на цель). Конечная цель управляемого полета состоит из двух частей: 1) привести ЛА в заданную точку пространства в заданный момент времени; 2) осуществить это с заданными параметрами движения (21.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
