Загальні поняття про коректування нелінійних систем

Коректування нелінійних САК здійснюється з метою забезпечення стійкості або з метою отримання автоколивань із заданими амплітудою та частотою. Коректування можна здійснити зміною характеристик як лінійної частини, так і нелінійного елемента.

Зміна характеристики лінійної частини досягається відомими способами:

- увімкненням послідовних коректувальних пристроїв (введення похідних та інтегралів до законів регулювання);

- увімкненням зустрічно-паралельних коректувальних пристроїв (уведення жорстких і гнучких зворотних зв’язків, інерційних і безінерційних);

- увімкненням коректувальних пристроїв за збуренням (комбіноване керування).

Зміна характеристики нелінійного елемента може бути досягнута декількома способами. Деякі статичні нелінійності можна компенсувати за допомогою відповідних обернених нелінійностей. Для цього паралельно або послідовно з основною нелінійністю вмикають компенсуючу нелінійність, яка має обернену характеристику . Еквівалентне з’єднання при цьому буде лінійним.

Під час зміни характеристики нелінійного елемента слід з’ясувати вплив різних нелінійностей регулятора на процес автоматичного керування. Розглянемо основні з них.

Ширина зони нечутливості. У більшості випадків збільшення цього параметра сприяє заспокоєнню коливань, тобто покращується стійкість системи, але при цьому з’являються додаткові усталені помилки, зокрема, статична помилка, яка пропорційна ширині зони нечутливості.

У багатоконтурній системі зона нечутливості може завдати й інших неприємностей, тобто, при охопленні зворотним зв’язком вона може утворити петльову характеристику, що сприяє утворенню автоколивань.

Характеристика з обмеженням вихідної величини. У випадку, якщо (табл. 1.1, 2), ланка працює як лінійна, значить, дана нелінійність грає роль лише при досить великих вхідних величинах : .

Така характеристика в одноконтурній системі регулювання, змінюючи форму кривої перехідного процесу при значних відхиленнях, як правило, не впливає на межу стійкості системи. Позитивний її вплив полягає у тому, що вона робить межу стійкості системи “безпечною”. Пояснимо це таким чином. На самій межі стійкості у лінійній системі (при ) мають місце періодичні коливання. За цією межею коливання розходяться, причому розходяться до нескінченності. У нелінійній системі ці коливання будуть розходитися за лінійним законом тільки до . Далі, при , вихідна величина y буде обмежена сталою . Це буде аналогічно якби зниженню загального коефіцієнта підсилення регулятора, внаслідок чого розкачування коливань припиниться.

Такий вплив нелінійних характеристик з обмеженням або насиченням в одноконтурній системі. У багатоконтурних системах, тобто у системах із додатковими зворотними зв’язками, вплив цих нелінійних характеристик може бути негативним, особливо якщо така характеристика охоплюється зворотним зв’язком. Вона може викликати звуження зони стійкості й погіршення якості перехідного процесу порівняно з такою самою багатоконтурною лінійною системою.

Ширина гістерезисної петлі. У більшості випадків поява гістерезисної петлі у одноконтурній системі сприяє коливанням з тим більшою амплітудою, чим більша ширина петлі, що є негативним наслідком. Петлю можна розцінювати як специфічний нелінійний вираз запізнення. Якщо така нелінійність входить до складу додаткового зв’язку регулятора, то запізнення, що вводиться цією нелінійністю до зворотного зв’язку, може позитивно впливати на якість процесу керування у багатоконтурній системі подібно інерційному зворотному зв’язку.

Зазначимо також додаткові особливості введення зворотного зв’язку в релейних системах регулювання:

- уведення жорсткого зворотного зв’язку у релейний регулятор (таке, щоб реле входило до числа ланок, що охоплюються зворотним зв'язком) може перетворити розривний релейний закон регулювання у безперервний, приблизно лінійний. Це дозволяє застосовувати до нелінійної системи у першому наближенні звичайні лінійні методи розрахунку;

- уведення гнучкого зворотного зв’язку при вдалому підборі параметрів також дозволяє отримати безперервний лінійний закон регулювання, але швидкісний (астатичний);

- жорсткий зворотний зв’язок у релейній системі регулювання є сильним засобом пригнічення автоколивань, при цьому зі збільшенням коефіцієнта зворотного зв’язку розширюється зона стійкості рівноважного стану системи та прискорюється затухання перехідних процесів.

Слід зазначити також, що всі види нелінійності не тільки мають враховуватися, але часто їх можна використовувати спеціально, як нелінійні коректувальні засоби для покращання процесу регулювання.

Дата добавления: 2014-01-07