Для создания быстродействующих, высокоточных и надежных систем автоматического управления широко применяют микропроцессоры (МП), микро-ЭВМ, элементы и устройства цифровой техники. Поскольку, как правило, объекты регулирования описываются непрерывными математическими моделями, то в системах управления четко выделяют цифровую (дискретную) и непрерывную части. Цифровая (дискретная) часть представляет собой регулятор (дискретное корректирующее устройство), который и придает всей системе управления желаемые динамические свой-ства. В настоящее время теория и техника систем автоматического управления с цифровыми регуляторами находится в стадии интенсивного развития [13; 14; 31; 33; 37~42\.

В справочнике изложено проектирование систем управления с цифровыми регуляторами на основе табулированных передаточных функций оптимальных по быстродействию (обеспечивающих переходные процессы за минимальное число шагов квантования) регуляторов. Составленные таблицы дают возможность для заданного типового (ступенчатого, линейного или линейно-квадратичного) воздействия на входе системы и передаточной функции линейного объекта регулирования любого порядка определить оптимальную передаточную функцию цифрового регулятора а оптимальное управляющее воздействие на входе объекта регулирования.

Кроме обеспечения быстродействия при скачкообразных возмущениях на входе система управления должна обеспечивать требуемое качество управления (определяемое величиной ошибки рассогласования) при произвольных входных воздействиях. При этом возможны два варианта построения структурных схем систем управления. Первый вариант построения заключается в том, что систему выполняют с переменной структурой: одна структура обеспечивает отработку скачкообразных возмущений, другая - работу системы при произвольных входных воздействиях. Второй вариант предполагает построение таких структурных схем систем управления, в которых цифровые регуляторы обеспечивают оптимальные на каждом интервале регулирования переходные процессы и труемое качество управления при произвольных входных воздействиях. В работе основное внимание уделяется второму варианту построения структурных схем систем управления.

Тракты, содержащие ключ, цифровой регулятор, фиксатор нулевого порядка или в более общем случае тракты, содерокащие иналого-цифровой преобразователь, цифровой регулятор, цифро-аналоговый преобразователь, рассматриваются как дискретные корректирующие устройства (дискретные регуляторы). Представлены различные схе.иы технических реализаций дискретных регуляторов для систем управления с разлитыми математическими моделями объектов регулирования.

" - в справочнике приведены формулы для идентификации параметров объектов регулирования, расчета коэффициентов настройки цифрового регулятора по идентифицированным параметрам объекта и. схемные реализации самонастраивающихся регуляторов. Особое внимание при построений высокоточных систем управления с цифровыми регуляторами уделено учету нелиней-ностей, методам и средствам повышения качества при различных реотмах работы систем управления. Для систем управления с двухфазными асинхронными двигателями приведены схемы усилительно-преобразующих устройств с прямым цифровым входом.

Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: 252601 Киев, 1, ул. Крещатик, 5. Издательство «Тэхника».

Глава 1 . ....... .i

ПЕРЕДАТОЧЙЫЕ ФУНКЦИИ ЦИФРОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ СИСТЕМ С ЛИНЕЙНЫМИ ОБЪЕКТАМИ РЕГУЛИРОВАНИЯ

1.1. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ

ОПТИМАЛЬНЫХ ЦИФРОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ СИСТЕМ С ОБЪЕКТАМИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА ПРИ СТУПЕНЧАТОМ ВХОДНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Г ассмотрим систему (рис. 1.1, а), которая содержит мгновенный ключ с шагом квантования ft, цифровой регулятор с передаточной функцией W (2), фиксатор нулевого порядка с передаточной функцией Я (s) и объект регулирования (непрерывную часть) с передаточной функцией G (s). Цифровой регулятор позволяет при входном воздействии типа ступенчатой функции и нулевых начальных условиях выполнить оптимальный переходной процесс без перерегулирования за конечное и минимальное время. Для получения такого оптимального процесса необходимо определить требуемую передаточную функцию цифрового регулятора W (г). Наиболее просто функцию W (г) определить методом переменного коэффициента усиления [37]. Метод заключается в том, что цифровой регулятор рассматривается как усилитель с переменным коэффициентом усиления принимающим различные значения на разных интервалах прерывания мгновенного ключа. В структурной схеме такой усилитель располагается после фиксатора (рис. 1.1, б), причем в любой момент времени t = vh*- вход «2 " выход «2 этого усилителя связаны линейным соотношением (vft+) = Кщ {vft+), где - постоянный коэффициент усиления усилителя в (v + 1)-м шаге квантования мгновенного ключа. Матрицу перехода Ф системы можно представить в виде функции коэффициентов в последовательных интервалах прерывания мгновенного ключа. Используя известные соотношения

да (vft+) = Bv (\h); »(v+lft) = 0(ft) 8v(yh),

(1.1)

находим вектор состояния v (vft+) как функцию коэффициентов усиления /<о. fi. 12> •• • v-r 3"" значения вектора состояния V (vft*) в последовательные дискретные моменты времени V = 0. 1, 2, ... , получаем последовательность входных (vft) и выходных «2 (vft+) сигналов цифрового регулятора.