9.2 Способы включения корректирующих устройств и их влияние на устойчивость

Последовательные корректирующие устройства включаются обычно после элемента сравнения в цепь основных воздействий и служат для преобразования отклонения (сигнала ошибки). В этом случае корректирующий элемент формирует выходной сигнал, представляющий производную (если это дифференцирующий элемент) или интеграл (интегрирующий элемент) от входного сигнала по времени. Преимуществом последовательных корректирующих устройств является простота их исполнения. Недостаток - высокая чувствительность к помехам.

Передаточная функция системы с последовательным корректирующим устройством в разомкнутом состоянии (по схеме рисунка 9.1).

,

где - передаточная функция неохваченной части в разомкнутом состоянии;

- передаточная функция корректирующего устройства.

Соответствующим подбором передаточной функции можно изменить в желаемом направлении передаточную функцию системы .

Рассмотрим влияние последовательного дифференцирующего элемента на амплитудно-фазовые характеристики системы.

При включении реального дифференцирующего звена с передаточной функцией

Передаточная функция разомкнутой системы будет иметь вид

Заменив s на и подставив вместо его значение , получим уравнение амплитудно-фазовой характеристики системы

модуль результирующего вектора

аргумент функции

Из уравнения амплитудно-фазовой характеристики системы видно, что результирующий вектор , ввиду действия последовательного дифференцирующего контура, изменяется по величине и смещается в положительном направлении на угол . При этом амплитудно-фазовая характеристика из положения, соответствующего неустойчивому состоянию системы (кривая 1), перемещается в положение, обеспечивающее определенный запас устойчивости по модулю и фазе (кривая 2) (рисунок 9.7).

Рисунок 9.7 – АФЧХ исходной САР (кривая 1), АФЧХ скорректированной САР (кривая 2)

Таким образом, за счет введения последовательного корректирующего устройства переходный процесс может быть значительно улучшен. Но вследствие уменьшения коэффициента усиления снижается статическая точность системы автоматического регулирования.

Параллельные корректирующие устройства образуют гибкую обратную связь по отношению к охваченной части структурной схемы. Они могут выполняться в виде простых однозвенных или многозвенных RС контуров. К преимуществам параллельных корректирующих устройств относятся большая независимость динамических свойств скорректированной системы от изменения ее параметров, меньшая подверженность влиянию помех. Передаточная функция системы с параллельным корректирующим устройством в разомкнутом состоянии

,

где - передаточная функция охваченной части

- передаточная функция неохваченной части

- передаточная функция жесткой отрицательной обратной связи

- передаточная функция корректирующего звена

Если считать, что в зоне высоких частот благодаря большому коэффициенту усиления охваченной части схемы , то

Значит при выборе соответствующих параметров корректирую­щего устройства можно изменять амплитудно-фазовую характеристику системы в необходимом направлении.

В зависимости от характера и режима работы системы автоматического регулирования влияние на нее различных корректирующих устройств разнообразно. Необходимо стремиться к тому, чтобы улучшение динамических свойств было достигнуто с помощью наиболее простых корректирующих звеньев.