Системы с компенсацией возмущений

Системы с компенсацией возмущений применяют для управления объектами, подверженными действию существенных внешних возмущений в случае, когда эти возмущения можно измерить. Структурная схема непрерывной системы с компенсацией возмущений имеет вид (рис. 4.42).

При реализации системы с компенсацией возмущений стремятся максимально ослабить воздействие контролируемого возмущения на регулируемую величину у(/) с помощью компенсирующего устройства оставляя на долю регулятора Wp(р) отработку величины

задания .?(/), не полностью скомпенсированного возмущения Х(г), а также тех возмущений, действующих на объект, которые измерить не удается. В дальнейшем будем полагать, что свойства объекта регулирования определяются: о6(р) - передаточной функцией объекта по каналу регулирующего воздействия; Wf (р) - передаточной функцией объекта по каналу возмущающего воздействия X - у.

Структурная схема системы с компенсацией возмущений

Рис. 4.42. Структурная схема системы с компенсацией возмущений

Учитывая, что канал компенсации не образует замкнутого контура и, следовательно, не влияет на устойчивость системы, порядок расчета системы с компенсацией возмущений можно разделить на два этапа [12]:

  • 1) обычным образом осуществляют расчет параметров настройки (или синтез) регулятора в системе без учета компенсирующего устройства и возмущения X;
  • 2) определяют передаточную функцию и параметры идеального компенсирующего устройства:

Если полученное идеальное устройство компенсации физически реализуемо и может быть использовано в системе регулирования, то на этом расчет устройства компенсации заканчивается. В противном случае выполняется синтез физически реализуемого устройства компснсации или определение параметров настройки при известной его передаточной функции. Рассмотрим этот последний вариант.

Практически оптимальную частотную характеристику компенсирующего устройства обычно требуется выбрать в виде дробнорациональной функции относительно невысокого порядка. В практических приложениях часто компенсирующее устройство представляется реальным дифференцирующим звеном. При этом ставится задача выбора параметров компенсирующего устройства из условия максимального сближения частотных характеристик идеального компенсирующего устройства и дифференциатора ЖД/со) в диапазоне частот 0 - сотах, соответствующем частотному спектру возмущения X (рис. 4.43).

АФЧХ компенсирующих устройств

Рис. 4.43. АФЧХ компенсирующих устройств

Наиболее просто расчет настройки компенсирующего устройства, выполненного в виде реального дифференцирующего звена, осуществляется при условии

Расчет настроек дифференциатора для частоты со = со^ производится по формулам:

где ЛдД(<*>/) и фдЛ(соу) - модуль и фаза вектора ^Гдид(/соу ) соответствен-

НО.

Вышеприведенные формулы справедливы при ((&/)<“> т. е.

в случае, когда ЛФЧХ дифференциатора полностью компенсирует АФЧХ й^дид(/со) на заданной частоте со,.

Если ФдД(с°7) < ~ (случай частичной компенсации вектором

вектора Ждид^/соу)) или вычисленное значение Кд больше предельно возможного Кл то принимают Кл = Кд пр, а Гд определяется по формуле:

1 К

где ер* (со, ) = — arcctg ctgср"д(со,)--—г .

Д1 j) 2 2 ? Л™(соу)• sinф"л(со,)

Структурная схема модели цифровой системы регулирования с компенсацией возмущений, построенная как аналог непрерывной системы с компенсацией возмущений, представлена на рис. 4.44.

Структурная схема модели цифровой системы с компенсацией возмущений

Рис. 4.44. Структурная схема модели цифровой системы с компенсацией возмущений

В этой схеме с помощью вычислительного устройства W*y 2 (z) формируется алгоритм функционирования цифрового устройства компенсации, а с помощью вычислительного устройства PF*y,(z) формируется алгоритм функционирования цифрового регулятора, реализующего аналог непрерывного устройства с передаточной функцией fVp(p).

Параметрический синтез цифровой системы регулирования с компенсацией возмущений может быть следующим.

  • 1. Описанным выше порядком определяются параметры настройки регулятора и компенсирующего устройства, а также резонансная частота замкнутого контура в непрерывной системе регулирования с компенсацией возмущений. Найденные параметры настройки непрерывных компенсирующего устройства и регулятора остаются таковыми и для цифровых вычислительных устройств.
  • 2. Из условия отсутствия пульсаций квантования и обеспечения требуемого запаса устойчивости (4.60) находится интервал квантования Т.
  • 3. Алгоритмы работы вычислительных устройств lV*y] (z) и W*y 2(z) могут быть найдены по методике, изложенной в п. 4.2.6.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >