9 Коррекция системы автоматического регулирования

Задача коррекции состоит в повышении точности системы автоматического регулирования в переходных режимах. Она возникает поскольку стремление снизить ошибки регулирования в типовых режимах, приводит к необходимости использования таких значении общего коэффициента усиления, при которых без принятия специальных мер (внедрение пассивных звеньев) система оказывается неустойчивой.

9.1 Назначение и типы корректирующих устройств

Если система автоматического управления не обладает требуемыми динамическими свойствами, необходимо изменить ее струк­туру, либо ввести в схему специальные корректирующие звенья с легко изменяемыми параметрами. В зависимости от схемы включения корректирующие устройства делят на последовательные и параллельные.(рисунки 9.1; 9.2).

Рисунок 9.1 – Последовательное включение корректирующих устройств

В первом случае корректирующее устройство включается последовательно в цепь основного воздействия ( - неизменяемая часть схемы).

Рисунок 9.2 – Параллельное включение корректирующих устройств

Во втором случае – в цепь обратной связи, охватывающей одно или несколько звеньев системы. Возможно комбинированное включение последовательных и парал­лельных корректирующих устройств.

Основными видами корректирующих устройств являются диффе­ренцирующие, интегрирующие и интегро-дифференцирующие кон­туры. Иногда в качестве корректирующих средств могут быть использованы безынерционные и инерционные звенья.

Рассмотрим некоторые корректирующие звенья:

Реальный дифференцирующий контур (рисунок 9.3) имеет передаточную функцию

Рисунок 9.3 – Схема реального дифференциального контура

Уравнение амплитудно-фазовой характеристики дифференцирующего устройства

чем меньше , тем в более широком диапазоне частот можно пренебречь в зна­менателе слагаемым и значит с большей точностью будет дифференцирован сигнал. Но чем меньше , тем слабее сигнал и следует увеличить коэффициент усиления в системе за счет введения специального усилителя. Переходная характеристика реального дифференцирующего звена показана на рисунке 9.4

Она показывает, что переходный процесс в начальный момент времени форсируется, а затем имеет вид убывающей по экспоненте функции, стремящейся к своему уста­новившемуся значению. Поэтому данное звено часто называют реальным форсирующим звеном или пропорционально-дифференци­рующим регулятором (ПД-регулятором).

Рисунок 9.4 – Переходная характеристика реального дифференциального контура

Реальное интегрирующее звено называется пропорционально-интегрирующим регулятором (ПИ-регулятор), его передаточная функция имеет вид

,

где

Пропорционально-интегрирующий регулятор может быть представлен схемой, показанной на рисунке 9.5. Переходная функция ПИ-регулятора изображена на рисунке 9.6.

Рисунок 9.5 – Схема ПИ-регулятора

В настоящее время промышленностью выпускаются унифицированные регуляторы, позволяющие осуществить коррекцию систем автоматического управления.

Рисунок 9.6 – Переходная функция ПИ-регулятора

Законы регулирования – пропорциональные, интегральные, дифференциальные, пропорционально-интегральные и так далее, могут быть реализованы применением однотипных усилителей постоянного тока с различными обратными связями и цепями на входе системы.