Принципы автоматического управления.

Часть 3. САУ с ограничением.

Рассмотрим две, практически одинаковые, схемы САУ, но, в одной нет ограничения на сигнал, воздействующий на ОУ, а, в другой САУ — такое ограничение есть.

В первой, верхней схеме САУ-1— нет никаких ограничений на величины управляющих сигналов, а, во второй (нижней) САУ-2— ограничение установлено на уровне +/- 10 V, что соответствует нашей физической реализации.

Графики переходных процессов:

По точности, обе системы эквивалентны в установившемся режиме.

Разница только в том, что в системе без ограничений номинальная погрешность достигается через 0.06 [s], а, в системе с ограничением — через 0.12 [s].

Есть еще один важный момент отличия двух рассматриваемых САУ.

В системе без ограничений, регулирование идет на всем протяжении разности между управляющим сигналом и сигналом обратной связи.

В системе с ограничением, вплоть до времени 0.1 [s], обратная связь выключена, поскольку сигнал ошибки вошел в насыщение.

Вывод 1:

— при больших перепадах входного сигнала, САУ входит в насыщение и прекращается регулирование относительно небольших изменений входного сигнала;

— для вывода САУ в линейный режим, необходим регулятор, обеспечивающий изменение коэффициента усиления в зависимости от разности входа и выхода, а это — нелинейная САУ.

Практический пример, показывающий влияние насыщения контура управления САУ.

Модифицируем узел задающего сигнала таким образом, что в некоторый момент времени T1 = 0.02 [s] задающий сигнал «ступенька» немного уменьшился скачком от уровня 1.0 до уровня 0.9, а затем в момент времени T2 = 0.04 [s] — восстановился до уровня 1.0.

Как видим, САУ-1 без насыщения отреагировала на небольшое изменение задающего сигнала, а САУ-2 в режиме насыщения не «заметила» это отклонение.

Вывод 2:

— в целях достижения высокой точности регулирования в установившемся режиме, мы ввели значительное усиление в канал ошибки Kp=100 и достигли хорошей точности (1%);

— при переходных процессах система входит в насыщение и обратная связь практически разрывается, а это -не позволяет САУ реагировать на небольшие изменения управляющего сигнала;

— если необходимо поддерживать САУ постоянно в «алертном» состоянии при изменениях входного сигнала и, при этом, обеспечивать нужную точность в установившемся режиме, то в этой «консерватории» надо что-то менять.

Инженеры давно все придумали — надо переходить к пропорционально-интегральному-дифференциальному регулятору: «ПИД-регулятор», но перед этим надо обсудить пропорционально-интегральный регулятор "ПИ-регулятор».

Продолжение следует..

2019-12-17, (С) Jeer.

Источник: m.vk.com

Комментарии: