4.2.4. Синтез следящих систем управления

В так называемых следящих системах управляемая переменная должна воспроизводить заранее неизвестное воздействие , т.е. должна быть ковариантной с ним. Текущая информация обычно может быть получена только об ошибке слежения

.

В этом случае строится система с обратной связью (см.рис.4.3), а задачей синтеза является определение алгоритма регулятора

обеспечивающего воспризведение задающего воздействия с требуемой точностью. Переменная ошибки должна быть инвариантной к заданию и возмущениям .

В следящих системах без непосредственного измерения задающего воздействия нельзя реализовать абсолютную инвариантность ошибки к заданию. Селективная абсолютная инвариантность достигается, если ввести в контур внутренний компенсатор воздействия (см.рис.4.3), полюсы передаточной функции которого равны полюсам изображения воздействия .

Легко видеть, что в обеих системах — подавления воздействий и воспроизведения задания — переменная ошибки должна быть инвариантной к воздействиям. Разница между задачами синтеза этих систем заключается в том, что основные требования в первом случае относятся к точности подавления возмущения, а во втором — к точности воспроизведения задания.

4.2.5. Коррекция систем управления

Создание контуров обратной связи и повышение их усиления, введение в контуры внутренних компенсаторов воздействий, передаточные функции которых имеют полюсы, равные полюсам изображений воздействий, обычно приводит к тому, что замкнутая система с удовлетворительными установившимися движениями будет иметь плохие переходные процессы или даже окажется неустойчивой. Это часто имеет место, когда спектры воздействий близки к спектру объекта, т.е. усиления контура повышаются на частотах объекта.

Если средства, обеспечивающие инвариантность переменной ошибки к непосредственно неизмеряемым воздействиям, приводят к неустойчивости замкнутой системы, необходимо разрешить это противоречие между качеством установившихся и переходных процессов. Такая задача синтеза называется коррекцией.

Синтез систем с обратной связью в общем случае является весьма сложной задачей. Ее сложность обусловлена разнообразием требований: одновременно необходимо обеспечить инвариантность к возмущениям, ковариантность с заданием, устойчивость движений. Эти требования обычно оказываются противоречивыми, что превращает процедуру синтеза регуляторов в последовательность принятия компромиссных решений.

Частичное упрощение задачи синтеза возможно в случае линейных моделей, когда установившиеся и переходные составляющие движений в какой-то мере можно формировать раздельно. Декомпозиция возможна при условии, когда собственные движения системы более быстрые по сравнению с воздействиями среды. Это означает, что модули полюсов передаточной функции системы должны быть больше модулей полюсов воздействий.

Таким образом, процедура синтеза систем подавления возмущений и воспроизведения задания складывается из двух основных этапов:

1 — синтез компенсатора по требованиям к установившимся процессам;

2 — коррекция по требованиям к переходным процессам.

При этом управляющее устройство представляется как совокупность компенсатора воздействия, обеспечивающего установившуюся точность, и звена коррекции, обеспечивающего устойчивость и требуемое качество переходных процессов.