Самонастраивающиеся системы Исполнитель
- Скачано: 66
- Размер: 111 Kb
Самонастраивающиеся системы
Цель: Изучение и применение, самонастраивающиеся системы
План:
1. Назначение и использование, самонастраивающиеся системы
2. Типы самонастраивающиеся системы
{spoiler=Подробнее}
Процесс проектирования САУ предполагает, что известны параметры объекта управления, внешние воздействия и режимы работы. В результате будут определены структура и параметры САУ, удовлетворяющие заданным требованиям к точности и качеству процесса управления.
Однако часто значение параметров (или) математическое описание объекта управления известны лишь приближенно или для определенного объекта управления плохо известны законы изменения его параметров в процессе управления. В этих случаях возникает необходимость в создании САУ, в которой параметры (а иногда и структура) автоматически настраивались таким образом, чтобы получающийся в ходе эксплуатации процесс управления удовлетворял заданным требованиям. Подобные САУ называются самонастраивающимися.
Самонастраивающиеся системы могут использоваться и в случаях, когда:
- САУ работает в условиях больших диапазонов изменения внешних воздействий (или при значительной их неопределенности);
- Требование обеспечения заданной точности САУ связаны с необходимостью изготовления сверхточных – дорогостоящих элементов.
Самонастраивающиеся системы являются одной из разновидностей адаптивных САУ. Адаптация – означает самоприспособление САУ к условиям функционирования, к неизвестным объектам и путям достижения цели. Кроме самонастройки. Адаптивные САУ обладают свойством самообучения.
Самонастраивающиеся САУ м/б реализованы с помощью:
-замкнутого контура самонастройки (при этом самонастройка производится по какому-либо показателю качества процесса управления, текущее значение которого определяется в процессе работы). Пример: ЗИУ-683Б коррекция частоты ШИМ по напряжению на двигателе;
-разомкнутого контура самонастройки (т.е. контуру самонастройки не связан с изменением сигналов основного контура управления, а реагирует на косвенные величины , от которых зависят параметры объекта). Пример: автоматическое управление полетом самолета при изменяющейся массе (расход топлива) требует соответствующей коррекции регулятора.
Или
Системы самонастройки по двум или более факторам может иметь несколько контуров замкнутых и разомкнутых.
Процесс самонастройки состоит из следующих эталонов:
- определение (измерение, вычисление) исходного фактора для самонастройки;
- идентификация (определение основных параметров или характеристик, необходимых для самонастройки);
- формирование воздействия на настраиваемую часть САУ;
- изменение какого-либо параметра или структуры настраиваемой части САУ.
В зависимости от того, каким образом осуществляется определение параметров самонастройки, самонастраиваемые САУ делятся на:
- поисковые (или экстремальные) – в которых реализуется поиск экстремального значения показателя качества, как критерия самонастройки;
2) беспоисковые (аналитические) - в которых реализуется беспоисковое вычисление критерия самонастройки.
В качестве ориентиров самонастройки могут использоваться:
- поддержание постоянства частотной характеристики САУ;
- обеспечение заданных качественных показателей (стат. ошибки регулирования).
В системах с замкнутым контуром самонастройки анализ результата управления осуществляется двумя способами:
- без пробных воздействий;
- с пробными воздействиями.
В большинстве случаев контр самонастройки обладает существенно большими постоянными времени, а следовательно инерционностью, по сравнению с главным контуром САУ. Поэтому при их анализе используется так называемый метод замороженных коэффициентов, согласно которому при расчете самонастраивающейся САУ изменяемые параметры принимаются постоянными. Однако при этом расчет САУ необходимо проводить во всем диапазоне изменения параметра.
Динамические характеристики.
Переход системы от одного установившегося режима к другому при каких-либо входных воздействиях называется переходным процессом. Переходные процессы могут изображаться графически в виде кривой y(t).
Например, процесс нагрева сушильного шкафа до установившегося значения может иметь вид, представленный на рисунке 1.12.
То есть, переходный процесс характеризует динамические свойства системы, ее поведение.
Поскольку входные воздействия могут изменяться во времени, то и переходные характеристики будут каждый раз разные. Для простоты анализа систем входные воздействия приводят к одному из типовых видов (см. рис. 1.13).
В зависимости от вида входного воздействия функция у(t) может иметь разное обозначение:
Переходной характеристикой h(t) называется реакция объекта на единичное ступенчатое воздействие при нулевых начальных условиях, т.е. при х(0) = 0 и у(0) = 0.
Импульсной характеристикой w(t) называется реакция объекта на d-функцию при нулевых начальных условиях.
При подаче на вход объекта синусоидального сигнала на выходе, как правило, в установившемся режиме получается также синусоидальный сигнал, но с другой амплитудой и фазой: y = Aвых*sin(w*t + j), где Aвых - амплитуда, w - частота сигнала, j - фаза.
Частотной характеристикой (ЧХ, АФХ и др.) называется зависимость амплитуды и фазы выходного сигнала системы в установившемся режиме при приложении на входе гармонического воздействия.
Типовые звенья
1) Инерционное звено
Передаточная функция :
C
вх R вых ;
W(w) АЧХ
K
j (w)= - arctgTw ФЧХ
0 w
-45°
-90°
2) Интегрирующее звено
Передаточная функция:
W(w) АЧХ W(p)=
; ФЧХ :
0 w
3) Дифференцирующее звено
C
R
R L
W(w) АЧХ Передаточная функция :
W(p)=Kp
АЧХ: W(w)=Kw
ФЧХ: j(w)=
0 w
4) Форсирующее звено
W(w) АЧХ
Передаточная функция:
K АЧХ :
w ФЧХ :
0
j (w)
0 w
5) Запаздывающее звено
АЧХ: =1
Передаточная функция :
ФЧХ: j(w)=wt
j(w) ФЧХ
АЧХ
1
Запаздывающее звено называется линией задержки, где
t=T - время запаздывания ЛЗ. j(w)=wT;
5) Колебательное звено
Передаточная функция:
АЧХ - параметр затухания
<1 - устойчивая система
>1 - самовозбуждающаяся
система
ФЧХ
6) Неминимально фазовое звено
Передаточная функция:
АЧХ при a=b :
; W(w)=1
ФЧХ при а=b : АЧХ
ФЧХ
Контрольные вопросы:
1. Для чего предназначена самонастраивающиеся системы?
2. Перечислите типы самонастраивающиеся системы?
3. Напишите передаточные функции звеньев?
{/spoilers}
