Лабораторная работа 6
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ САР

Рабочие файлы: [1.vsm] [2.vsm] [3.vsm] [4.vsm] [5.vsm]

1. Цель работы

Освоение основных методов повышения точности САР: 1) увеличения коэффициента усиления разомкнутой цепи, 2) регулирования по производным от ошибки с увеличением контурного коэффициента усиления, 3) повышения степени астатизма, 4) применения неединичных обратных связей и масштабирующих устройств на входе / выходе, 5) введения комбинированного управления.

2. Предварительное домашнее задание

2.1. Дано пять систем. Каждая обладает совокупностью уникальных свойств (см. табл.). В работе изучается пять методов повышения точности САР. Выбрать наиболее эффективный или единственно возможный метод повышения точности для каждой САР. Выбор обосновать.

Свойства САР (состоящих из минимально фазовых звеньев) Метод,
файл
1 САР статическая. Контурный коэффициент мал (<10). Объект и чувствительный элемент являются одним конструктивным элементом (нет возможности изменить вид ЛАЧХ прямого канала)  
ИЛИ: ЛАЧХ разомкнутой системы в области низких частот имеет наклон -20 или -40 дб/дек. При этом либо в измерительном канале (на входе, вне контура регулирования) неединичный коэффициент передачи, либо в цепи обратной связи установлен делитель сигнала
2 Объект моделируется двумя звеньями: колебательным (с большим подавлением) и апериодическим. Сопрягающая частота апериодического звена на две декады меньше резонансной частоты колебательного звена  
3 ЛАЧХ разомкнутой системы имеет вид 20-0-20-40 (участок с нулевым наклоном не продолжителен). Предъявлены требования: минимально возможное перерегулирование, и малые собственные шумы САР. В точке единичного усиления фаза, уменьшаясь, пересекает значение -90 градусов с небольшим приращением  
4 Объект моделируется двумя звеньями: колебательным (с большим подавлением) и апериодическим. Сопрягающая частота апериодического звена на две декады больше резонансной частоты колебательного звена  
5 ЛАЧХ разомкнутой системы в области низких частот имеет наклон 0 дб/дек. Контурный коэффициент объекта не стабилен в той же полосе частот (в области низких частот); или предъявлено требование равенства нулю первой или первой и второй составляющих ошибки  

3. Содержание работы

3.1. Ознакомиться с предложенными моделями, идентифицировать их с описаниями в таблице.

3.2. Определить цель применения изучаемых методов повышения точности для каждой модели (повышение точности в установившихся режимах, увеличение запаса устойчивости или повышение быстродействия).

3.3. Повысить точность систем в соответствии с выбранными методами.

3.4. Качественно описать результаты применения методов повышения точности. Рекомендуется использовать переходную функцию $h(t)$. Графическую информацию удобно представить в режиме наложения (перекрытия) результатов моделирования.

3.5. Используя инструменты частотного исследования систем (ЛАЧХ & ЛФЧХ) сформулировать ограничения в применении каждого метода повышения точности.

3.6. Выполнить количественное исследование результатов применения методов повышения точности САР на основе исследований (измерений) ошибки $x(t)$. Можно измерить значения первых установившихся составляющих ошибки по: положению $θ_0$, скорости $θ_υ$, ... – до и после применения методов повышения точности. По необходимости рекомендуется использовать тест-сигналы задания $g(t)$: единичную ступенчатую функцию $1(t)$, синусоидальный, меняющийся с постоянной скоростью или ускорением (см. сигнал $g(t)$ в файле err_ast3.vsm). Для измерений ошибки рекомендуется использовать: датчики скорости и ускорения (дифференцирующие звенья), преобразователи построенные в соответствии с интегральными оценками качества, а так же измерители действующего или средневыпрямленного значений (см. файл rms_ex.vsm). Выбор схемы измерения ошибки $x(t)$ следует обосновать.

3.7. Рассмотреть все блоки (звенья), которые применялись для повышения точности. Назвать техническое устройство их практической реализации. Рассмотрев все модифицированные модели САР, указать необходимые диапазоны для подстраиваемых параметров этого устройства.

4. Методические указания к моделированию и рекомендации к содержанию отчета

4.1. Готовые звенья для изменений в структурных схемах моделей находятся в блоке Instruments. Только требуемое звено и соответствующий регулятор настройки нужно перенести и подключить к модели. Изменения в структурных схемах отразить в отчете.

4.2. Если моделирование занимает много времени (10...20 с, VisSim 1.2), то отключите второстепенные визуализирующие приборы – такие как блок Display. Синхронный с разверткой вывод на экран информации на каждом шаге расчёта растягивает последний до 1/50 секунды.

4.3. В случае применения неединичных обратных связей или масштабирующих устройств на входе / выходе или комбинированного управления использование выходного сигнала чувствительного элемента системы (сумматора) для исследования ошибки $x(t)$ не имеет смысла. Необходимо вычесть выходной сигнал $y(t)$ из входного $g(t)$ дополнительным сумматором.