Комбинированное управление. Под комбинированным управлением понимается такой способ построения автоматических систем, когда, наряду с регулированием по отклонению

Под комбинированным управлением понимается такой способ построения автоматических систем, когда, наряду с регулированием по отклонению, используется регулирование по управляющему или возмущающему воздействиям.

Путём введения коррекций по внешнему воздействию удаётся теоретически (при определённых условиях) свести величину установившейся ошибки к нулю при любой форме внешнего воздействия. Это свойство называется инвариантностью системы по отношению к внешнему воздействию.

Внешние воздействия делятся на задающие, сигнал которых система должна воспроизводить, и возмущающие, действие которых надо нейтрализовать.

Структурная схема комбинированной САУ по задающему воздействию изображена на рис. 8.4.

Рис. 8.4.

Здесь, наряду с сигналом ошибки X(t), во внутреннюю цепь системы вводится ещё сигнал задающего воздействия g(t) через некоторую передаточную функцию .

При =0 передаточная функция замкнутой системы равна:

(8.1)

При 0 имеем:

откуда

(8.2)

где − эквивалентная передаточная функция замкнутой системы (с учётом разомкнутого контура).

Сравнивая уравнения (8.1.) и (8.2.), можно заметить, что они имеют одно и то же характеристическое уравнение замкнутой системы.

,

а, следовательно, введение регулирования по задающему воздействию не влияет на устойчивость.

Передаточную функцию ошибки можно найти по уравнению (2.1):

Установившаяся ошибка будет равна нулю при любой форме задающего воздействия в том случае, если

Разложив это уравнение в степенной ряд, получим:

где − безразмерное число.

Таким образом, при введении регулирования по задающему воздействию (для получения полной инвариантности) необходимо вводить первую и высшие производные от задающего воздействия.

Практически, точно можно ввести только первую производную а остальные могут быть получены только приближённо. Поэтому, может быть получена не полная, а частичная инвариантность.

Так, например, введением первой производной от задающего воздействия в системе с астатизмом первого порядка можно получить скоростную ошибку, равную нулю, т.е. повысить порядок астатизма на единицу.

Аналогичный результат получался и при введении интегрирующих звеньев, но при этом уменьшался запас устойчивости и система может стать неустойчивой. Как было показано выше, при комбинированном управлении не влияет на устойчивость.

Вводя первую и вторую производную, можно повысить порядок астатизма на два и т.д.

Комбинированное управление может быть использовано также для снижения ошибки от возмущающего воздействия (рис. 8.5).

Рис. 8.5

Передаточная функция по возмущению будет иметь вид:

где − передаточная функция по возмущению в разомкнутой системе, W(P) – передаточная функция разомкнутой системы.

Условие полной инвариантности может быть получено, если положить

Тогда

.

Как и в случае использования регулирования по задающему воздействию, получение полной инвариантности затруднено из-за необходимости вводить первую и более высокие производные от возмущения .