Завдання. В роботі досліджуються показники якості керування на динамічній моделі системи автоматичної стабілізації напруги генератора з вугільним регулятором

В роботі досліджуються показники якості керування на динамічній моделі системи автоматичної стабілізації напруги генератора з вугільним регулятором.

При підготовці до виконання роботи необхідно опрацювати наступні питання:

1) Статичні характеристики САК.

2) Характеристики якості перехідного процесу.

3) Аналіз САК за нормованою діаграмою Вишнєградського.

Короткі теоретичні відомості

Оцінка якості процесів керування як в усталеному, так і в перехідному режимах є головним завданням аналізу САК. Стійкість систем автоматичного керування є важливим, але не єдиним показником якості.

До основних показників якості прийнято відносити:

- запас стійкості;

- час перехідного процесу ;

- показник коливальності М;

- перерегулювання ;

- коливальність ;

- максимальна похибка в перехідному процесі ;

- похибки в усталеному режимі (статична точність) тощо.

В залежності від критерію стійкості, що використовувався, способи завдання запасу стійкості будуть різними. При використанні критерію Найквіста запас стійкості САК задається за допомогою величин , та .

При використанні критерію Михайлова запас стійкості задається у вигляді кола радіусу , рис. 17. При заданому запасі стійкості крива Михайлова, що відповідає стійкій САК, не повинна перетинати коло цього радіуса з центром у початку координат комплексної площини. Очевидно, що у такому разі запас стійкості буде забезпечений, якщо виконується умова при всіх значеннях параметра від 0 до . Ця задача є задачею мінімізації функції однієї або декількох змінних при наявності обмежень на параметри.

Час перехідного процесу (рис.18) визначається часом, за який перехідний процес входить в задану щодо нового усталеного стану "трубку" завширшки ( - допустима в усталеному режимі інструментальна похибка) і більше з неї не виходить.

Залежність вихідної величини від вхідної величини в усталеному режимі називається статичною характеристикою.

Якщо вихідна величина в усталеному режимі залежить від вхідної, то система буде статичною. Коефіцієнтом статизму називається величина , - усталене значення вихідної величини, – усталене значення зовнішнього навантаження.

Для лінійної системи коефіцієнт статизму визначається за передаточною функцією , тобто коефіцієнт статизму і коефіцієнт підсилення замкнутої системи співпадають.

Якщо вихідна величина в усталеному режимі не залежить від вхідної величини, то система називається астатичною.

Для систем стабілізації астатизм означає, що незалежно від зовнішнього навантаження вихідна величина в усталеному режимі матиме одне і те ж саме усталене значення. Для слідкуючих систем астатизм забезпечує стеження без похибки.

Якщо в замкнутому контурі керування є інтегруюча ланка, що не охоплена зворотним зв'язком, то система буде астатичною, тобто не матиме похибки в усталеному режимі. У загальному випадку, якщо передаточна функція розімкненої системи має вигляд , тобто в системі присутні інтегруючих ланок, кожну з яких не охоплено зворотним зв'язком, то порядок астатизму замкнутої системи також дорівнює .

При визначенні коефіцієнта статизму в слідкуючий системі необхідно розглядати передаточну функцію за похибкою, тобто розглядається коефіцієнт статизму за похибкою .

Наявність астатизму в системі порядку досить часто призводить до втрати структурної стійкості, тому для гарантованого забезпечення структурної стійкості необхідно ввести форсуючих ланок.

Одноконтурним САК притаманна специфічна суперечність між статичною точністю і стійкістю: збільшення коефіцієнта підсилення розімкненої системи зменшує статичну похибку системи, тобто ч им більше коефіцієнт підсилення, тим точніше працює система в усталеному режимі, але з іншого боку збільшення коефіцієнта підсилення розімкненої системи зменшує запас стійкості системи, що може призвести до втрати стійкості.

Якість перехідного процесу САК може бути оцінена за допомогою прямих або ж непрямих методів. Прямі методи передбачають наявність кривої перехідного процесу. При неможливості отримання вказаної кривої оцінка якості перехідного процесу може здійснюватися непрямими методами за наступними показниками: за коефіцієнтами диференціального рівняння, або ж за передаточною функцією замкнутої (розімкненої системи), за розподілом коренів характеристичного рівняння на комплексній площині та за іншими показниками і ознаками.

Найбільш поширеними непрямими методами оцінки якості перехідного процесу є наступні:

- метод оцінки якості перехідного процесу за розташуванням нулів і полюсів передаточної функції на комплексній площині;

- метод нормованих діаграм;

- метод оцінки якості за видом дійсної частотної характеристики замкнутої системи;

- метод оцінки якості процесу керування за логарифмічною амплітудно-частотною характеристикою розімкненої системи;

- метод інтегральних оцінок.