САР по контролируемым возмущениям

Принцип действия этих систем базируется на принципе компенсации этих контролируемых возмущений.

Суть этого принципа: в системе непрерывно измеряется контролируемое возмущение, оценивается его отклонение от базового уровня внешнего воздействия и при известной модели каналов преобразования контролируемых возмущений, рассчитывается эффект влияния этих отклонений на регулируемую переменную. Затем вырабатывается контролирующее воздействие, направленное на полную компенсацию этого рассчитанного заранее эффекта возмущения. Таким образом эффекты контролируемых возмущений компенсируются внутри объекта, не дожидаясь отклонений регулируемой переменной под действием возмущений.

Теоретически такое регулирование обладает тем преимуществом по сравнению с регулированием по обратной связи, что оно действует с опережением по сравнению с последней. Поэтому теоретически при наличии контролируемых возмущений такой способ решения является более эффективным, однако имеются серьезные ограничения на область эффективного его применения.

wд – действительное возмущение;

wк – контролируемое возмущение.

Особенность этой структуры в том, что она является разомкнутой по выходу объекта.

Rw – регулятор по возмущениям.

w(t) = w0(t) + w(t);

Для функционирования такой САР необходимо иметь:

1. wk(t) – измеренное значение;

2. φw{٠} – модель преобразующего канала в отклонениях;

3. u(t)

4. φu{t} – модель канала преобразования регулирующих воздействий.

Зная эти составляющие, в регуляторе определяется

yw(t) = φw{wk(t)};

рассчитывается

yu(t) = φu{u(t)};

при этом u(t) определяется исходя из условия

yu(t) = - yw(t);

φu{u(t)} = - φw{wk(t)};

u(t) = - φw φu-1{wk(t)};

где φu-1 – обратная модель канала преобразования регулирующих воздействий.

Если объект является динамическим, то для него справедлив принцип накопления возмущений. Следовательно, для такого объекта с течением времени малые ошибки, помехи, неизвестные возмущения накапливаются и превращаются в очень большие. Другими словами, с течением времени система перестает выполнять поставленную перед ней цель – компенсацию возмущений.

Сформулируем условия, которые определяют область эффективного применения:

1. Отсутствие неконтролируемых возмущений: wд≡wk.

2. Измерения wд информационной системы должны быть безошибочными.

3. u(t) тоже должна измеряться безошибочно.

4. Регулирующее воздействие u(t) должно рассчитываться без ошибок, другими словами модели φw и φu должны быть точными.

5. Динамика каналов преобразования регулирующих воздействий и контролируемых возмущений должна быть такой, чтобы регулирующие воздействия могли полностью подавлять эффекты контролируемых возмущений.

Если модели этих каналов точно аппроксимированы моделью инерционного звена первого порядка с запаздыванием, то τu ≤ τuк, Тu ≤ TWк.

Оценивая область эффективного применения такой структуры, можно отметить, что она является практически пулевой.

Несмотря на указанные недостатки, которые практически сводят на ноль область эффективного применения САР по контролируемым возмущениям, ее целесообразно применять при выборе структуры систем регулирования технологических объектов, так как подавляющее большинство промышленных объектов адекватно представляется с помощью следующей структуры:

Теоретически для такой структуры целесообразно применять комбинированные системы. Однако практически необходимо всегда при реализации комбинированной системы оценивать эффективность контура регулирования по контролируемым возмущениям.

Приведем две структуры комбинированных САР: