double arrow

Звеньев САУ с П-регулятором


Федеральное Агентство Железнодорожного транспорта

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Петербургский государственный университет       путей сообщения  ИМПЕРАТОРА  АЛЕКСАНДРА I

Кафедра «Электрическая тяга»

Якушев А.Я.,

 

 

Улучшение качества регулирования системы автоматического управления ЭПС методом параллельной коррекции

Методические указания к лабораторной работе № 7

 

 

Санкт-Петербург

 

2019

 


Цель работы - определение структуры и параметров корректирующего устройства, включаемого параллельно одному из элементов системы автоматического управления (САУ) электроподвижным составом (ЭПС) для улучшения качества регулирования в переходных режимах при возмущающих воздействиях на систему.


Методы улучшения качества регулирования

Основной  задачей параллельной коррекции САУ является определение места включения структуры и параметров корректирующего элемента системы автоматического управления, обеспечивающего заданное качество регулирования.




Для решения задачи улучшения качества регулирования задана структурная схема и динамические параметры структурных звеньев, составляющих исходную систему автоматического управления, а также количественные показатели качества регулирования.

Задача выполнения коррекции САУ сводится к определению структуры и параметров дополнительной части, обеспечивающей выполнение требований к заданному качеству регулирования.

Правильная настройка регулятора обеспечивает малоколебательный или апериодический  характер процесса регулирования с заданным максимальным перерегулированием. Но при этом время регулирования может не укладываться в заданный интервал, то есть быстродействие САУ будет недостаточным. Кроме того, в САУ с П- и ПД-регуляторами ошибки регулирования в установившихся режимах могут превышать допустимые пределы, так как общий коэффициент усиления разомкнутой системы, определённый условиями настройки регулятора на обеспечение заданного качества регулирования, будет меньше требуемого по условиям статики. Перечисленные недостатки и можно устранить путём частичных изменений структуры САУ, называемых коррекцией.

При параллельной коррекции корректирующее устройство включают в виде местной обратной связи, охватывающей одно или несколько звеньев исходной системы. На  структурной схеме САУ (рис. 1) охватываемое звено и  корректирующее устройство выделено утолщенной рамкой.

 

Рис 1. Структурная схема скорректированной САУ при параллельной коррекции

 

Параллельна коррекция САУ отрицательной пропорционально-дифференцирующей инерционной обратной связью реализуется обычно охватыванием ею апериодического звена 1-го порядка с существенной инерционностью. Эффективное улучшение качества регулирования достигается за счет преобразования эквивалентной структуры звена, охваченного корректирующей обратной связью (ввода последовательных эквивалентных звеньев - форсирующего и апериодического 1-го порядка) и оптимальной перенастройки регулятора, поскольку параллельная коррекция создает изменение  структуры и динамических параметров элементов САУ.



2.Определение структуры  и параметров корректирующих

Звеньев при параллельной коррекции

Определение структуры и параметров корректирующих

звеньев САУ с П-регулятором

Структурная схема исходной САУ, показанная на рис.2, состоит из четырех апериодических звеньев 1-го порядка и усилительного звена регулятора. Постоянные времени апериодических звеньев условно отранжированы по убывающим величинам:

.

Регулятор с пропорциональным законом регулирования характеризуется коэффициентом усиления Kр исх.

Рис.2. Структурная схема скорректированной САУ с П регулятором

 

Главная операторная передаточная функция исходной САУ:

. (1)

 Линеаризованная логарифмическая амплитудно-частотная характеристика исходной САУ на рис.3 выделена штриховыми линиями.

 

Рис.3. Линеаризованные ЛАЧХ исходной и скорректированной САУ с П-регулятором.



Общий коэффициент усиления исходной САУ при настройке регулятора на малоколебательный процесс регулирования:

.     (2)

Коэффициент усиления регулятора:

.                                (3)

Частота среза ЛАЧХ исходной САУ определится из уравнения ординаты точки N GN= -(6-8)дБ:

.                                    (4)

Время регулирования исходной САУ при настройке регулятора на малоколебательный процесс:

                       .                           (5)

Корректирующее пропорционально дифференцирующее инерционное звено охватывает обратной связью наиболее инерционное апериодическое звено САУ с постоянной времени T1. На структурной схеме скорректированной САУ, показанной на рис.2, звено корректирующей обратной связи выделено утолщенной рамкой. Постоянная времени форсирующего звена корректирующей обратной связи принята равной наибольшей постоянной времени  апериодических звеньев исходной САУ , постоянная времени апериодического звена корректирующей обратной связи принята равной второй по величине постоянной времени звеньев САУ .

Эквивалентная операторная передаточная функция звена, охваченного корректирующей обратной связью:

 .(6)

Приведенная к табличному виду эквивалентная операторная передаточная функция звена, охваченного корректирующей обратной связью:

 

.  (7)

Здесь

.                                                          (8)

Главная операторная передаточная функция скорректированной САУ:

.(9)

Линеаризованная логарифмическая амплитудно-частотная характеристика скорректированной САУ на рис.3  выделена утолщенными линиями. Тонкими линиями на графике показаны линеариризованные ЛАЧХ апериодических звеньев исходной САУ, пунктирными линиями – ЛАЧХ эквивалентных последовательных звеньев форсирующего и апериодического, обусловленных изменением структуры звена, охваченного корректирующей обратной связью.

Общий коэффициент усиления скорректированной САУ при настройке регулятора на малоколебательный процесс регулирования при соотношении постоянных времени :

. (10)

Коэффициент усиления регулятора скорректированной САУ:

.                               (11)

Частота среза ЛАЧХ скорректированной САУ определится из уравнения ординаты точки M GM= -(6-8)дБ:

.                          (12)

Время регулирования скорректированной САУ при настройке регулятора на малоколебательный процесс:

                       .                    (13)

 







Сейчас читают про: