Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.0: Прелюдія до моделей систем управління зворотним зв'язком

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    32070

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Зворотній зв'язок, тобто використання спостережуваних виходів в якості іншого входу в систему, є важливою характеристикою систем автоматичного управління. Зокрема, негативний зворотний зв'язок дозволяє точно контролювати загальний коефіцієнт посилення системи, а також може компенсувати спотворення сигналу та нелінійності. Зворотній зв'язок робить систему надійною проти входів порушень та варіацій параметрів.

    Конструкція системи управління зворотним зв'язком з одним входом (SISO) передбачає використання компаратора для генерації сигналу помилки\(e=r-y\) (рис. 3.0.1). Контролер\(K(s)\), відповідним чином обумовлює сигнал помилки, перш ніж він буде введений в процес,\(G(s)\). Датчик\(H(s)\), контролює вихід і подає його назад на вхід. Часто\(H\left(s\right)=1\) передбачається посилення датчика.

    clipboard_e8cc252c116f72206bf800f33d679fb6d.png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Блок-схема системи управління зворотним зв'язком.

    Статичний, тобто контролер пропорційного посилення\(u(t)=Ke(t)\), служить базовим контролером в системі управління зворотним зв'язком SISO. Статичний контролер простий у розробці і ефективний для досягнення основних цілей проектування в регулюванні вихідних даних та проблемах відстеження посилань.

    Контролер фазового відведення та фазового відставання першого порядку використовуються для покращення перехідних та стаціонарних реакцій у системах управління зворотним зв'язком. Контролер фазового відведення характеризується позитивним фазовим внеском у графік Боде функції передачі петлі. Контролер фазового відставання, який використовується для поліпшення сталого стану помилки, додає негативну фазу до графіка Боде.

    Пропорційно-інтегрально-похідний (ПІД) регулятор містить три основні режими керування, які включають пропорційний, похідний та інтегральний режими. ПІД-регулятор популярний в управлінні промисловими процесами завдяки своїй здатності забезпечувати надійність у конструкціях, що включають прості моделі складних процесів.

    Конструкція каскадного контролера використовує вихідний зворотний зв'язок, який має обмежений потенціал впливати на поведінку системи управління замкнутим контуром. Розміщення полюсів з використанням зворотного зв'язку стану є більш потужним методом проектування контролерів, який може бути використаний з моделями змінних стану динамічних систем.

    Датчики швидкості, такі як гіроскопи швидкості та тахометри, використовуються в додатках контролю положення для покращення параметрів конструкції контролера. Контролер зворотного зв'язку швидкості забезпечує додаткову гнучкість конструкції і може розглядатися, коли статичний контролер не відповідає проектним цілям.

    У цьому розділі ми обмежимо наше обговорення контролерами зворотного зв'язку каскаду та швидкості статичного та динамічного типів. Ці контролери описані нижче.