6.1. Подчиненное регулирование координат

Стуктурная схема многоконтурной СУИМ с подчиненным регулированием координат объекта управления приведена на рис. 6.1.

Основные положения принципа подчиненного регулирования координат изложены ниже.

1. Объект управления представляют в виде n последовательно соединенных простейших линейных динамических звеньев с одним-двумя доминирующими полюсами (интегральных, апериодических первого-второго порядка) – W_оу,1(p), W_оу,2(p), …, W_оу,n(p), где n – число контролируемых переменных).

Рис. 6.1. Стуктурная схема многоконтурной системы с подчиненным регулированием координат объекта управления

2. В передаточную функцию младшего подобъекта управления W_оу,1(p) включают фильтр с эквивалентной малой (некомпенсированной) постоянной времени контура T_, определяющей такие важнейшие свойства системы управления, как быстродействие, точность и помехозащищенность.

3. Устройство управления представляют в виде n последовательно соединенных регуляторов класса “вход-выход”.

4. Синтез СУИМ начинают с младшего (внутреннего) контура регулирования и заканчивают старшим (внешним) контуром, применяя единую типовую методику (см. раздел 6.3).

5. Каждый синтезированный замкнутый контур регулирования аппроксимируют оптимальным звеном первого-второго порядка и после синтеза присоединяют к объекту управления последующего контура.

6. Ограничение координат объекта управления на допустимых уровнях осуществляют ограничением задающих воздействий соответствующих контуров регулирования.

6.2. Оптимальные настройки контуров регулирования

В многоконтурных электромеханических системах подчиненного регулирования координат наиболее распространены настройки отдельных контуров на технический (модульный), симметричный и апериодический оптимумы.

6.2.1. Технический оптимум

При настройке контуров регулирования СУИМ на технический оптимум (ТО) передаточную функцию замкнутого контура регулирования представляют в виде фильтра Баттерворта второго порядка:

. (6.1)

Передаточная функция разомкнутого контура имеет вид

. (6.2)

Передаточная функция оптимального регулятора в этом случае имеет вид:

(6.3)

Переходный процесс в младшем контуре регулирования представлен кривой 1, рис. 6.2. Время регулирования младшего контура составляет около 8T_ , в остальных контурах при той же настройке оно будет как минимум в раз больше,

Рис. 6.2. Кривые оптимальных переходных процессов

контуров регулирования СУИМ

6.2.2. Симметричный оптимум

При настройке контуров регулирования многоконтурной СУИМ на симметричный оптимум (СО) их передаточные функции представляют в виде оптимальных звеньев третьего порядка

. (6.4)

Передаточные функции разомкнутого контура регулирования, настроенного на СО, и контурного регулятора получают умножением (6.2) и (6.3) на изодромное звено

,

т.е в виде

, (6.5)

(6.6)

Такая настройка контуров регулирования обеспечивает астатизм первого порядка по задающим воздействиям (теоретически нулевую установившуюся ошибку регулирования выходной координаты). Однако отработка скачкообразных задающих воздействий сопровождается высоким перерегулированием выходной координаты контура, достигающим 56% (кривая 2 на рис 6.2). Для снижения перерегулирования на вход замкнутого контура регулирования устанавливают апериодическое звено (предшествующий фильтр первого порядка с постоянной времени ). Переходный процесс в СУИМ с предшествующим фильтром первого порядка представлен кривой 3 на рис. 6.2. Время регулирования для реакций 2 и 3 составляет около 15 .