Устройства для построения помехозащищенных контуров управления объектами с запаздыванием

• Автор: Мамонов, Анатолий Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 218 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .
Глава первая. АНАЛИЗ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ С ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ ЗАПАЗДЫВАНИЕ .

1.1. Построение контуров управления объектами

с запаздыванием.

1.1.1. Некоторые особенности замкнутых систем управления с запаздыванием

1.1.2. Использование линейных законов регулирования. . Г

1.1.3. Использование упредителей в законе регулирования .

1.1.4. Алгоритмы с кусочнонепрерывным управлением

С импульсные регуляторы.

1.2. Влияние помех в регулируемой величине на структуру контура управления объектами с запаздыванием .
1.3. Требования к аппаратуре контуров управления промышленными объектами с запаздыванием .
1.3.1. Общие требования к структуре регулятора
1.3.2. Требования к элементам регулятора. Область применения.
1.4. Выводы по главе I.
Глава вторая. СИНТЕЗ АДАПТИВНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
2.1. Идентификация объектов управления с переменными
параметрами .
2.2. Синтез адаптивного регулятора для управления
объектами с преобладающим запаздыванием .
2.2.1. Синтез управления
2.2.2. Анализ переходных процессов и устойчивости. .
2.2.3. Экспериментальное исследование контура регулирования, содержащего адаптивный
регулятор
2.3. Синтез адаптивного регулятора для управления инерционным объектом с запаздыванием
2.4. Синтез параметров ПИДрегулятора для объектов
с запаздыванием на основе критерия максимальной степени устойчивости
2.5. Выводы по главе 2
Глава третья. РАЗРАБОТКА АДАПТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ И ПОМЕХОЗАЩИЩННОГО ДИФФЕРЕНЦИАТОРА . . НО
3.1. Синтез квазиоптиыального адаптивного фильтра. . . III
3.1.1. Постановка задачи фильтрации . III
3.1.2. Синтез структуры и параметров адаптивного
фильтра.
3.1.3. Оценивание уровней полезного сигнала и шумов. .
3.1.4. Сравнение оптимального и адаптивного квазиоптимального фильтра
3.2. Помехозащищенный адаптивный дифференциатор
3.2.1. Структурная схема дифференциатора
3.2.2. Анализ работы дифференциатора
3.2.3. Экспериментальная проверка работы адаптивного дифференциатора
3.3. Выводы по главе 3
Глава четвртая. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ ДЛЯ
ПОСТРОЕНИЯ П0МЕХАЩЩННЫХ КОНТУРОВ УПРАВЛЕНИЯ
ОБЪЕКТАМ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
4.1. Регулятор для объектов с преобладающим запаздыванием
4.2. Использование микроЭВМ для реализации адаптивного управления объектами, содержащими запаздывание. . .
4.2.1. Управление объектами с преобладающим запаздыванием
4.2.2. Управление инерционным объектом, содержащим запаздывание .
4.3. Помехозащищнный адаптивный дифференциатор
4.4. Задатчик аналогового сигнала
4.5. Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


К(Н -комплексный частотный коэффициент передачи части системы, не содержащей запаздывания. С учётом выражения (І. Рассмотрение амплитудно-фазовой характеристики (1. Щи)1 . Системы, отличающиеся друг от друга лишь величиной запаздывания, имеют, как это видно из формулы (1. Следовательно, в таких системах не существует однозначной связи между амплитудными и фазовыми частотными характеристиками я они не относятся к числу минимально-фазовых систем. Из выражения (1. Т. (1. При некоторых значениях^ ТГ/ вектор характеристики VCjw) попадает в точку (-1,0), то есть система окажется на границе устойчивости. Из (1. С 1. Ы)' (^0 іг (1. При этом Щ'ш) должен быть равен единице. Так как векторы №(](*)) поворачиваются по отношению к векторам (]со) на уголбО*Г, не изменяя своего модуля, то попасть после поворота в точку (-1,0) может лишь тот вектор, который до поворота имел модуль, равный единице. Следовательно, введение в систему звена запаздывания, как правило, приводит к ухудшению условий устойчивости системы. Кроме того, из выражения (1. Это приводит к тому, что система, описываемая даже передаточными функциями структурно устойчивых звеньев (инерционное звено, апериодическое звено первого порядка) может стать при определенных частотах, получаемых из выражения (1. Известно С7, II, І , что для повышения точности замкнутой системы регулирования необходимо увеличивать коэффициент усиления разомкнутой системы К. С другой стороны, в линейной систем'е с запаздыванием неограниченное увеличение коэффициента усиления приводит к неустойчивости. В соответствии с выражением (1. Это противоречие меяду требуемой точностью и устойчивостью существенно ограничивает применение линейных законов регулирования для управления объектами с запаздыванием. У«! Ко ЪпЗп+ Т,пчЗп~'+. Ко - коэффициент передачи объекта. Б работе [] приведена оптимальная передаточная функция регулятора для объекта, описываемого передаточными функциями (1. Сп/{егСб+Тг[еЮ] }а* <1. X(t) от задания gd). Если примем время 't-O, то получим оптимальную в смысле критерия (1. Подставляя в С I. II) значение И^Г^из (1. Wp(S)=Kp(i+ Tn4Si- T^sZ+. ToS * (1. Из (I. Нетрудно видеть, что для объекта второго порядка (П=2 ) оптимальным законом управления (I. I2) является стандартный ПИД-закон, а для объекта первого порядка (А1=/ ) - ПИ-закон регулирования. Наличие производных в законе регулирования ( для П> У ) справедливо и для закона управления объектом с запаздыванием (I. Однако, поскольку выражение (I. С I. II), управление объектом с запаздыванием при помощи стандартных П-, ПИ-, ПИД-законов будет неоптимальным. Наиболее подробно проанализирована работа линейных регуляторов с объектами, имеющими запаздывание, в работе [] . Приведем некоторые выводы из этих исследований. При работе с объектами, имеющими запаздывание, обнаруживаются интересные особенности ПД-регуляторов. Влияние времени упреждения на характер переходного процесса не одинаково на различных этапах хода процесса. В начальной фазе, с ростом упреждения наблюдается малое демпфирование и склонность к колебательности, однако в более поздней фазе протекания переходных процессов наблюдается обратная тенденция, то есть с ростом упреждения процессы быстро затухают. В связи с этим по сравнению с системами с П-регуляторами, приобретается весьма важное свойство, так как уменьшается перерегулирование с одновременным сокращением области колебательности. И- и ПИ-регуляторы могут достаточно хорошо управлять объектами, содержащими запаздывание. Как известно! Время изодрома, с одной стороны, не может быть слишком малым, так как величина экстремума в переходном процессе сильно возрастает при уменьшении постоянной времени интегрирования регулятора. С другой стороны, слишком большое время изодрома приводит к затягиванию переходного процесса. С этих позиций наилучшими свойствами для управления объектами с запаздыванием обладают ПИ-регуляторы. Пропорциональная составляющая значительно ускоряет ход процесса в начальной фазе его протекания, а интегральная составляющая ликвидирует установившуюся ошибку и ускоряет ход процесса в заключительной фазе.