РОЗДІЛ 2
РОЗРОБКА МЕТОДИКИ СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧНОГО СИНТЕЗУ
2.1. Загальні зауваження
Як видно з проведеного в розділі 1 огляду методів синтезу систем
електроприводів, переваги та недоліки різних варіантів рішень задачі синтезу
можуть визначатися багатьма факторами як об’єктивного, так і суб’єктивного
характеру. При веденні синтезу в послідовності "статика-динаміка" з поділом
кожного з цих етапів на підетапи структурного та параметричного синтезу
результати не будуть досить загальними і повними, бо ряд варіантів можуть бути
втрачені.
До об’єктивних факторів належать такі, які можуть бути виражені аналітично,
наприклад, перехідна функція системи і її параметри, статична точність. До
суб’єктивних можна віднести ступінь складності реалізації одержаних рішень,
який визначається ступенем складності передавальних функцій синтезованих
елементів і ступенем складності синтезованої структури. При інженерному синтезі
замкнених САК електроприводів до цих факторів може додаватися ще один - ступінь
складності налагодження синтезованої системи. Практично завжди систему
електроприводу доводиться підналагоджувати експериментально, тобто коректувати
параметри синтезованої частини САК. Якщо синтезована (змінювана) частина САК
має декілька варійованих параметрів, то навіть окремо кожен з них може впливати
одночасно на кілька показників перехідної функції, а їх сумісний вплив ще
складніший. Якщо систему можна налагоджувати шляхом налагодження її окремих
підсистем, тоді цей процес можна розділити на кілька етапів, на кожному з яких
кількість варійованих параметрів буде меншою, а саме налагодження - простішим.
Найкращим був би варіант, коли процес налагодження є визначеною послідовністю
елементарних кроків, на кожному з яких здійснюється налаштування одного
показника перехідної функції з допомогою одного варійованого параметра. Прості
за структурою схеми - з від’ємним зворотним зв'язком за вихідною координатою і
послідовним регулятором - важко розбити на підсистеми, тому їх практичне
налагодження досить складне. Використовуючи для формування керуючої дії системи
структуру її заданої частини шляхом введення зворотних зв'язків за вихідною та
проміжними координатами, ми ускладнюємо структуру, збільшуємо кількість
регуляторів, але їх передавальні функції стають простішими. Таким чином,
поняття складності одержаних у кожному конкретному випадку передавальних
функцій ланок системи і складності її структури, тобто завдання параметричного
та структурного синтезу, тісно пов’язані і взаємозалежні. Тому при системному
підході до задачі синтезу слід розглядати варіанти, які б були якомога
повнішими як в розумінні повноти структури, так і в розумінні повноти кількості
параметрів.
2.2. Основні положення методики синтезу
Для параметричного та структурного синтезу систем автоматизованого
електроприводу будемо використовувати дедуктивний підхід. При цьому в
параметричному плані вихідними будемо вважати динамічні режими, а статичні
розглядати як їх окремий, вироджений випадок. В структурному плані вихідною
візьмемо якомога повнішу, загальну структуру, яка б містила в собі повний набір
окремих часткових варіантів. Пропонований підхід будемо застосовувати для
випадків, коли задана поведінка системи може бути представлена у вигляді
бажаних передавальних функцій за відповідними вхідними сигналами завдання чи
збурення. Нехай на основі заданої (незмінюваної) частини системи з
передавальною функцією
(2.1)
необхідно синтезувати замкнену САК з заданою бажаною передавальною функцією
. (2.2)
Процес синтезу можна розглядати як розробку прийомів і засобів, за допомогою
яких передавальна функція (2.1) перетворюється в функцію (2.2). Переваги та
недоліки результатів синтезу, їх повнота, будуть визначатися в однаковій мірі
як вибором виду передавальних функцій елементів, які підлягають синтезові
(параметричний синтез), так і способом та місцем ввімкнення цих елементів
(структурний синтез). Розділене, відокремлене виконання структурної та
параметричної частин синтезу не враховує того, що ці дві сторони процесу
взаємозв'язані і взаємозалежні. Об'єднання структурної та параметричної частин
синтезу можливе, якщо розглядати повний в якомусь розумінні набір часткових
варіантів структур, який назвемо повною структурною схемою. Розробимо принципи
побудови такої схеми. Враховуючи можливість використання внутрішньої структури
заданої частини САК, введемо в неї зворотні зв'язки за всіма координатами,
тобто будемо враховувати можливість використання наявних готових засобів, в той
час як при неврахуванні деяких з них після проведення структурних перетворень
ця інформація може бути втрачена. Введемо в повну структурну схему також і
послідовні коректуючі ланки. В такій системі неможливо відділити регулятор від
об'єкта. Якщо в процесі синтезу ми отримаємо передавальну функцію послідовної
коректуючої ланки рівною 1 або коефіцієнт зворотного зв'язку рівним 0, це буде
означати, що вказані ланки відсутні. В такій постановці задачі поняття
"структурний синтез" втрачає сенс, воно стає складовою частиною єдиного процесу
параметричного синтезу. Розглянемо детальніше механізм утворення коефіцієнтів
передавальних функцій САК на прикладі структурної схеми рис. 2.1, яка містить в
собі обширний ряд часткових варіантів. Принцип її побудови не вимагає
додаткових пояснень.
Рис. 2.1. Узагальнена повна структурна схема
Спочатку не будемо враховувати прямих та зворотних зв'язків за зовнішніми
вхідними сигналами (Сij = 0). Записуючи передавальні функції Wj для вихідної
координати yn відносно вхідних сигналів xj (j = 1, 2,
- Київ+380960830922