Определение структуры и параметров КУ ОС

4.1 Теоретические сведения о корректирующих устройствах.

Корректирующие устройства позволяют формировать законы регулирования и улучшать динамику системы, могут быть пассивного и активного типа.

Пассивные корректирующие устройства не содержат источников энергии, и мощность сигнала на их выходе всегда меньше мощности сигнала на входе.

Активные корректирующие устройства содержат усилители и потребляют энергию дополнительных источников.

Используют устройства на постоянном и переменном токе.

При коррекции необходимо учитывать способы включения корректирующих устройств. В ряде случаев необходимо использовать успокоители и демпферы (устройства для предотвращения колебаний).

Корректирующие устройства обратной связи уменьшаю нестабильность характеристик элементов системы и их нелинейность. Питание корректирующих устройств обратной связи обычно осуществляется с выхода элементов развивающих значительную мощность. В качестве корректирующих устройств обратной связи часто применяется жёсткая глубокая отрицательная обратная связь, т. е. усилитель с большим коэффициентом усиления, при этом коэффициент усиления системы уменьшается, и если жёсткой отрицательной обратной связью охватить инерционное звено, то уменьшится его инерционность, может сильно уменьшится время переходного процесса системы.

Существует несколько рекомендаций по включению корректирующих устройств обратной связи:

- местной обратной связью желательно охватить те звенья, которые в процессе работы могут изменять свои параметры и имеют высокие значения коэффициентов передачи;

- отрицательная местная обратная связь уменьшает также влияние нелинейностей элементов (гистерезис, насыщение, люфт), поэтому всегда желательно включать нелинейные элементы в число охватываемых обратной связью.

Способ коррекции местной обратной связью позволяет наилучшим образом скорректировать динамические свойства системы по сравнению со способами последовательной и параллельной коррекции.

4.2 Выбор структуры корректирующего устройства обратной связи.

При введении КУ обратной связи система становится не одноконтурной. КУ обратной связи включают чаще всего к элементам с нестабильными статическими и динамическими характеристиками, в том числе, к элементам, имеющим нелинейные статические характеристики и большую инерционность.

При использовании КУ обратной связи скорректированная система имеет вид, как на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 – Структурная схема системы при использовании КУ обратной связи.

Тогда передаточная функция желаемой системы в разомкнутом состоянии имеет следующий вид:

(4.1)

ЛАЧХ скорректированной системы:

Lск = Lох + Lно – L(1 + Wох*Wкуос). (4.2)

Рисунок 4.2 – ЛАЧХ скорректированной, исходной системы и инверсная ЛАЧХ корректирующего устройства последовательного типа.

Для области частот, для которых Wох*Wкуос<<1 имеем:

Lск ≈ Lох + Lно – L1 = Lисх – 0 = Lисх. (4.3)

Поэтому необходимо, чтобы Wох*Wкуос>>1, тогда

Lск = Lох + Lно– (Lох+ Lкуос); (4.4)

Lох + Lкуос = Lисх – Lск; (4.5)

Lох + Lкуос ≈ - Lпосл.ку; (4.6)

Чтобы формула 4.6 была справедливой, инверсная ЛАЧХ корректирующего устройства последовательного типа должна лежать в области НЧ и СЧ не ниже 7-10 дБ от оси частот.

Для этого введём дополнительный усилитель, коэффициент усиления которого находим из графика (рис. 4.2):

20lg(kдоп) ≈ 36 дБ => kдоп = 63. (4.7)

Этот усилитель расположим в неохваченной обратной связью части системы.

Исходя из рекомендаций, что обратной связью лучше всего охватывать звенья, имеющие наибольшие постоянные времени, получаем:

; (4.8)

. (4.9)

По Wох(р) строим Lох(𝝎), затем исходя из формулы 4.6 графически получаем Lкуос (рис. 4.3).

Lкуос = - Lпосл.ку - Lох. (4.10)

Рисунок 4.3 – ЛАЧХ охваченной части исходной системы, инверсная ЛАЧХ корректирующего устройства последовательного типа после усиления и ЛАЧХ КУОС.

Далее определяем по графику передаточную функцию корректирующего устройства обратной связи:

. (4.11)

Передаточная функция КУ ОС неправильная дробь, поэтому для упрощения реализации КУ изменим ЛАЧХ скорректированной системы, т. е. последний участок на частоте 𝝎4СК сделаем -60 дБ/дек (соответственно на этой же частоте изменится наклон ЛАЧХ корректирующего устройства последовательного типа) (рис. 4.3).

Тогда передаточная функция КУ ОС имеет вид:

. (4.12)

Рисунок 4.5 – Структурная схема скорректированной системы.

Уточним коэффициент передачи дополнительного усилителя:

; (4.13)

Подставим в выражение 4.13 численные значения и выразим КОС:

;

. (4.14)

Поиск по сайту: