7.2. Последовательно-параллельные корректирующие звенья
Их удобно применять при использовании сложных законов управления, когда наряду с основным сигналом (ошибкой-ε) вводятся его производные или интегралы. Введение производных служит стабилизирующим средством, увеличивается запас устойчивости (добавляется положительная фаза, вследствие чего радиус-векторы АФЧХ поворачиваются против часовой стрелки). Производная может осуществляться не в чистом виде, а с инерционностью, например, в виде звена .
Варианты включения дифференцирующих звеньев и результирующие передаточные функции представлены на рисунках 7.6, 7.7, 7.8. Включение таких звеньев соответствует поднятию верхних частот.
Рис. 7.7. Форсирующее звено первого порядка |
Рис. 7.8. Форсирующее звено второго порядка |
Рис. 7.9. Форсирующее звено второго порядка |
На рисунках 7.8 и 7.9 показано введение второй производной дополнительно к первой производной по каскадным схемам.
Введение регулирования по производным от ошибки может самостоятельно повышать точность САР даже при сохранении неизменным общего коэффициента усиления в системе. Физика этого явления заключается в том, что при введении регулирования по производным система начинает чувствовать не только наличие ошибки, но и тенденцию к изменению ее величины. В результате САР более быстро реагирует на появление задающих и возмущающих воздействий, что снижает ошибку регулирования.
Увеличение общего коэффициента усиления К разомкнутой цепи является методом повышения точности системы. При этом уменьшаются все виды установившихся ошибок системы. Увеличение К осуществляется последовательным введением усилительного звена в общую цепь. Но увеличение К ведет к ухудшению условий устойчивости, а значит и качеству переходного процесса. Поэтому часто это делается одновременно с введением производной.
Введение интеграла от ошибки является методом создания или повышения порядка астатизма системы, а значит, и увеличение ее точности. Однако повышение порядка астатизма неблагоприятно сказывается на устойчивости системы. Поэтому для повышения запаса устойчивости в этом случае вводятся «производные» от ошибки.
Существует путь повышения порядка астатизма САР без заметного или недопустимого ухудшения ее запаса устойчивости. Этот путь заключается в применении изодромных устройств. Структурная схема САР при введении изодромного устройства изображена на рис 7.10.
Рис. 7.10. Структурная схема САУ с изодромным устройством
(ПИ-законом регулирования)
На схеме ,
где - постоянная времени изодромного устройтсва.
Передаточная функция Wиз.у(S) объединяет в себе введение интеграла и производной. При (т.е. при ) условие устойчивости САУ мало отличается от условия устойчивости САУ без изодромного устройства, а порядок астатизма системы повышается. АЧХ системы в средней области частот не меняется и динамические свойства САУ могут быть низкими.
Для повышения порядка астатизма САР могут вводиться не один, а два, три и так далее изодромных устройств.