Динамические регуляторы

Наилучшими техническими характеристиками среди линейных ре­гуляторов обладают ПИД-регуляторы. Однако и им присущи недостатки. При резком изменении параметров системы они зачастую теряют рабо­тоспособность. Они не обладают требуемым стабилизирующим эффек­том, вследствие чего динамическая ошибка имеет незатухающий колеба­тельный характер и заданная точность контурного управления не дости­гается. Это поставило задачу разработки более совершенных систем программного управления, свободных от недостатков локальных серво-регуляторов, Эти системы должны учитывать в явном виде (в структуре регулятора) динамику исполнительной системы. Отличительной чертой таких регуляторов является то, что при выборе структуры регулятора ис­пользуются полные уравнения динамики. В результате структура регуля­тора оказывается вполне адекватной структуре динамической модели объекта управления. Схема электромеханической системы с динамическим регулятором пред­ставлена на рис. 28.19.

 

На рисунке: РКУ - блок расчета коэффициентов усиления, ШИП - широтно-импульсный преобразователь, УМ - усилитель мощ­ности, ДПТ - двигатель постоянного тока, МР - механический редук­тор, ОУ - объект управления, ДП - датчик положения.

Уравнение динамического регулятора имеет вид

где: , - заданные матрица функция размерности и вектор фун­кция размерности , определяемые особенностями ЭМС, - вектор параметров ЭМС размерности ; , - коэффициенты усиления, причем, из условия устойчивости необходимо соблюдать следующие неравенства

Выбирая параметры усилителей из условия (28.19) можно обес­печить не только асимптотическую устойчивость системы в целом и желаемое качество управления, но и любой желаемый запас устойчи­вости. Последнее важно с точки зрения придания динамическому ре­гулятору свойства нечувствительности (инвариантности) по отноше­нию к действию параметрических возмущений.

Микропроцессор выполняет функции программатора, вычисляя задающие сигналы; дифференциатора, вычисляя по сигналу обратной связи его первую и вторую производные; расчета коэффициентов уси­ления , ; цифрового регулятора, вырабатывая управляющий сиг­нал .

Динамические регуляторы особенно удобны для создания адап­тивных регуляторов. В этом случае к системе управления (рис. 28.19) добавляются адаптатор и эстиматор, выполняемые программно. Это управление уменьшает влияние на процесс слежения переменности момента инерции.