. (1.1)Сучасний етап розвитку техніки керування електроприводами постійного струму характеризується випуском комплектних електроприводів. Усі типи таких приводів поєднує єдиний принцип побудови - підпорядковане регулювання параметрів з використанням універсальних блокових систем регулювання. Головною перевагою системи підпорядкованого регулювання є можливість простими способами обмежити регулюючі координати системи. Основні позитивні сторони таких систем - це можливість реалізації високих динамічних характеристик, простота їхнього налагодження й експлуатації, а також можливість широкої уніфікації схем і конструкцій елементів.
У сучасних автоматизованих електромеханічних системах продовжують широко використовуватися глибоко регульовані електроприводи постійного струму з двигунами незалежного збудження, одержуючи живлення від тиристорних перетворювачів. Тиристорний перетворювач характеризується високим коефіцієнтом посилення по потужності і малою інерційністю.
При стандартній настройці на модульний оптимум кожний подальший контур зменшує швидкодію в два рази. Найбільш швидкодіючий при цьому є
двухконтурная система з пропорційним регулятором швидкості, недолік якої пов'язаний з наявністю в ній статичної помилки, погіршуючої точність функціонування електроприводу.Подолання в системах підпорядкованого регулювання відміченої
суперечності між точністю роботи і швидкодією допомагають сучасна теорія і техніка керування. Зокрема, вельми корисним для вдосконалення електроприводів, виявляється використання методу простору стану, фундаментальних понять керування по вектору стану і застосування для цілей керування спостерігаючих пристроїв. Останнє відкриває можливість рішення задач ідентифікації координат об'єкта, що не спостерігаються, ідентифікації основного обурення, діючого на електропривод і впливом в'язкого тертя в механізмі, а також, що є головним, сприяють приданню системі нових динамічних властивостей.На кафедрі ЕАПУ ДНТУ і ХПІ ведуться науково-дослідні роботи по дослідженню методу простору стану для синтезу системи підпорядкованого регулювання швидкості і положення із застосуванням спостерігаючих пристроїв. Метою цих досліджень є створення автоматизованих електромеханічних систем, що забезпечують при заданій якості динамічних режимів, які протікають в умовах дії на електропривод основного обурення, підвищення точності і швидкодії. Розроботані різноманітні системи з високими динамічними характеристиками. Однак, у розглянутих дослідженнях не приділялась увага питанням завадостійкості тих чи інших систем, що визначило напрямок дослідження в цій дипломній роботі.
1.ПОБУДОВА СИСТЕМИ ПІДПОРЯДКОВАНОГО КЕРУВАННЯ
У якості об’єкта спостереження обираємо електромеханічну систему з двигуном постійного струму.
1.1.1.Тиристорний перетворювач
Тиристорний перетворювач має складну передавальну функцію, але спрощуючи можна замінити його аперіодичною ланкою з коефіцієнтом підсилення Кп та сталою часу Т
µ і має вигляд. (1.1)
1.1.2.Двигун постійного струму
Двигун обираємо постійного струму незалежного збудження. Для побудови моделі необхідно скласти рівняння, що описують об’єкт. Щоб спростити опис об’єкту встановимо наступні припущення:
Тоді система рівнянь що описує об’єкт разом з ТП набирає вигляд
(1.2)
де С – конструктивна стала двигуна;
ЕП - ЕРС перетворювача;
R
я - активний опір якірного кола;Е - ЕРС двигуна;
М, Мс - момент повний та статичний;
J
- момент інерції двигуна;
Замінюючи оператор диференціювання на оператор Лапласа отримаємо рівняння у наступному вигляді
(1.3)
де Тя
=
- електромагнітна постійна часу якірного ланцюга,
ТМ
= J
- електромеханічна постійна часу
Відповідно до цього схема буде мати вигляд (рис.1.1)
Рисунок 1.1 - Структурна схема двигуна
1.2 Синтез регуляторів системи підпорядкованого керування
1.2.1.Синтез регулятору струму
Синтез регулятора призводиться за принципом компенсації великих сталих часу привода з настройкою на модульний оптимум. Для забезпечення астатизму першого контуру струму необхідно використати ПІ регулятор струму. Модель контуру регулювання струму приведена на рис. 1.2 і рис.1.3., без урахування проти-ЕРС двигуна, тому що це сигнал погіршує властивості контуру. Передавальна функція регулятору струму має вигляд (1.4.), або у відносних одиницях (1.5.):
(1.4.)
(1.5.)
де
- стала часу розімкненого КРС у відповідності з МО
Динамічні властивості такого контуру близькі до ”чистого” модульного оптимуму.
Рисунок 1.2 - Розрахункова структурна схема контуру регулювання струму.
Рисунок 1.3 - Структурна схема контуру регулювання струму у відносних одиницях.
1.2.2. Синтез регулятора швидкості
До контуру регулювання швидкості входить замкнений контур регулювання струму, який дозволяє забезпечити астатизм першого порядку за керуючим впливом використовуючи регулятор П-типу. Момент інерції механізму
, або постійна часу ТМ характеризує інерційність системи. Передавальна функція регулятора швидкості буде мати вигляд (1.6), або (1.7.) у відносних одиницях Розрахункова структурна схема контуру регулювання швидкості приведена на рисунку 1.4 і рисунку 1.5.
(1.6)
(1.7.)
Рисунок 1.4 – Розрахункова структурна схема контуру регулювання швидкості.
Рисунок 1.5 – Структурна схема контуру регулювання швидкості у відносних одиницях.
Структурні схеми на рис. 1.5 та 1.3 пронормовані за наступними базовими значеннями:
- за швидкістю ідеального холостого ходу
;
і двигуна 
– за номінальною напругою двигуна;
і 
за струмом і моментом короткого замикання:
(1.8)
На рисунку 1.2, 1.3, 1.4 і 1.5 використані також наступні позначення:
1.4 Характеристики системи підпорядкованого керування
Передавальні функції замкнених контурів струму та швидкості за керуючим впливом, з урахування П-РШ, для моделі на рис. 1.5 мають вигляд:
(
Передавальна функція замкненого контуру струму та швидкості за збурюючим впливом, для моделі на рис. 1.5 має вигляд:
(1.10.)
При стандартній настройці на модульний оптимум кожний подальший контур системи підпорядкованого регулювання зменшує швидкодію в два рази. Перехідні характеристики для моделі на рис. 1.5 для різних регуляторів швидкості ( П і ПІ) приведені на рис. 1.6 і 1.7.
Найбільш швидкодіючий при цьому є
двухконтурная система з пропорційним регулятором швидкості, недолік якої пов'язаний з наявністю в ній статичної помилки, погіршуючої точність функціонування електроприводу. 
(1.11)
Бажання ліквідувати статичну помилку установкою пропорційно-інтегрального регулювальника швидкості і настройкою системи на симетричний оптимум.
Рисунок 1.6.- Графіки перехідних процесів при роботі САР з П – РШ від ЗІ.
Рисунок 1.7.- Графіки перехідних процесів при роботі САР з ПІ – РШ від ЗІ з фільтром на вході
Рисунок 1.8 Графіки перехідних процесів при роботі САР з різними регуляторами швидкості від ЗІ.
Показники якості системи для різних регуляторів швидкості (П-РШ і ПІ-РШ) зведені у таблицю1.1. Згідно з рис. 1.8., порівнюючи системи, бачимо, що система з П-РШ більш швидкодіюча, ніж система з ПІ-РШ і фільтром на вході, причому система з П-РШ статична за керуючим впливом, а система з ПІ-РШ астатична. Для того щоб зробити систему з П-РШ астатичною, необхідно замкнути контур струму за сигналом динамічного струму, але його можливо виділити лише за допомогою спостерігача стану.
Таблиця 1.1 –Показники якості системи з різними регуляторами швидкості.
|
Показники якості КРС |
П-РШ |
ПІ-РШ |
|
σ, % |
8.2 |
6.3 |
|
tc /Tμ |
7.6 |
14.2 |
|
tm /Tμ |
10 |
18.55 |
2.ОСОБЛИВОСТІ СИНТЕЗУ СПОСТЕРІГАЧА СТАНУ
Подолання в системах підпорядкованого регулювання відміченої
суперечності між точністю роботи і швидкодією допомагають сучасна теорія і техніка керування. Зокрема, вельмо корисним для вдосконалення електроприводів, виявляється використання методу простору стану, фундаментальних понять керування по вектору стану і застосування для цілей керування спостерігаючих пристроїв. Останнє відкриває можливість рішення задач ідентифікації координат об'єкта, що не спостерігаються, ідентифікації основного обурення, діючого на електропривод і впливом в'язкого тертя в механізмі, а також, що є головним, сприяють приданню системі нових динамічних властивостей.
2.1. Визначення передавальних функцій системи автоматичного керування зі спостерігачем стану
В сучасних електромеханічних системах усе частіше застосовуються спостерігачі стану (СС) для встановлення координат об'єкта, які не вимірюються, по тим чи іншим причинам вони необхідні для побудови бажаної системи керування. В результаті ця система виявляється замкненою, як правило, не тільки за вимірюваними координатам об'єкта, але і за координатами, встановленням за допомогою спостерігача.
Для аналізу систем з спостерігачем стану необхідно знати передавальні функції за керуючим та збурюючим впливом. В цьому випадку поставлена задача вирішується за допомогою використання формули Мейсона
, (2.1)
де
- передавальні функції прямих каналів, які зв'язують вхід з входом;
… (2.2)
При наявності у системі СС скрутно знаходити
, із – за більшого числа контурів. Для спрощення обчислення скористаємося теоремою поділу[7]:
(2.3)
де,
характеристичний поліном системи замкнений за власними координатами;
Після підстановки (2.3) в (2.1) маємо вираження для передавальної функції системи:
(2.4)
Використання теореми розподілу дозволяє спростити процедуру відшукання передавальних функцій системи з спостерігачем стану.
Система з спостерігачем стану відробляє вплив прикладений до точки зйому керуючого сигналу спостерігача, так же, як і система, замкнена за власними координатами.
Відпрацьовування впливу, прикладеного до точки зйому керуючого сигналу спостерігача стану, не залежить від того по яким координатам об'єкта і яким координатам спостерігача замкнена система.
Відробітка впливів, які прикладаються після точки зйому керуючого сигналу спостерігача, залежить від характеру замикання системи.
2.2 Особливості синтезу спостерігачів стану, що впливають на ідентіфікуєму частину об’єкта регулювання
Застосування ідентіфіціруємих спостерігачів стану в класичній формі припускають, що сигнали зворотних зв'язків за координатами, встановленнями спостерігачем, впливають на систему автоматичного керування через елементи розташовані поза ідентіфіціруємої частини об'єкта регулювання. Іноді виникає необхідність заміни деяких зворотних зв'язків ідентіфіціруємої частини об'єкта регулювання зворотними зв'язками по відповідним координатам спостерігача стану[8].
При синтезі системи підпорядкованого керування швидкості з зворотним зв'язком за оцінкою динамічного струму і швидкістю, відновленим за допомогою спостерігача стану, виявилося, несправедлива теорема розподілу.
Система з структурною схемою на рис. 2.1 відрізняється від типових систем автоматичного регулювання (САР) з СС тим, що точка прикладення зворотних зв'язків за координатами спостерігача розташована усередині ідентіфіціруємої частини об'єкта регулювання (праворуч точки знімання керуючого сигналу спостерігача). За цієї причини матриці стану об'єкта регулювання ОР1 і розімкнутого спостерігача НС1 виявилися не одинакові.
Приведемо систему на рисунку 2.1. до звичної форми переносом точки зйому керуючого сигналу СС через перший суматор. У результаті одержимо структурну схему з спостерігачем СС2, приведену на рисунку 2.2, еквівалентну схемі на рисунку 2.1.
Рисунок 2.1 Структурна схема системи автоматичного регулювання з спостерігачем стану який впливає на ідентіфікуєму частину об'єкта регулювання.
Рисунок 2.2 Структурна схема системи автоматичного регулювання з спостерігачем стану який впливає на систему поза ідентіфікуємої частини об'єкта регулювання.
Обидві системи описуються у просторі стану одними і тими матричними рівняннями
(2.5)
На рисунку 2.1 і 2.2 використані наступні позначення:
і вимірюваним зборюючим 
впливам;
Із опису зрозуміло, що матриці
і 
зв'язані між собою співвідношенням:
(2.6)
Після введення вектора помилок
(2.7)
оцінка перемінних стану об'єкта регулювання може бути перетворена до виду:
(2.8)
матриця стану системи з СС має вигляд:
(2.9)
Із (2.8) і (2.9) випливає, що характеристичні поліноми
розглянутих САР з СС (рис. 2.1 і рис. 2.2) визначається однаковим виразом:
(2.10)
Із останнього рівняння видно, що характеристичний поліном
систем з спостерігачами складається із характеристичного поліному системи, замкненої за власними координатами 
і характеристичного полінома спостерігача СС2 
.
Рівняння (2.10) являє собою математичний вираз теореми розподілу, на підставі якої можливо здійснювати синтез регуляторів САР і синтез СС, незалежно друг від друга на підставі бажаного розподілу полюсів системи.
Із (2.10) випливає, що спостерігач СС1, включений в систему у відповідності з структурною схемою, рис. 2.1, доповнює її не власними полюсами, а полюсами спостерігача СС2, в якому модель об'єкта регулювання не містить зв'язків за сигналами, які оцінюються спостерігачем.
Цю особливість необхідно враховувати при синтезі спостерігача, який впливає на ідентіфіціруему частину об'єкта регулювання, обирає їх коректуючи зв'язки із умови
, (2.11)
де
- поліном, який забезпечує бажаний розподіл полюсів системи, які обумовлені замиканням її за координатами встановленими спостерігачем.
Таким чином, представлена на рисунку 2.1. структурна схема САР з спостерігачем стану СС1 еквівалентна САР на рисунку 2.2. з спостерігачем стану СС2 має право на існування, якщо враховувати її особливості при синтезі спостерігача і при аналізі системи. Одинакові динамічні властивості порівнювані системи мають не при однакових коефіцієнтах їх корректуючих зв'язків.
З точки зору практичної реалізації спостерігач СС1, включений в САР за схемою (рис. 2.1.), може виявитися більш ліпшим ніж СС2 включений за схемою (рис. 2.2.)
3 ПОБУДОВА СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ЗІ СПОСТЕРІГАЧАМИ СТАНУ
В цьому пункті розглянемо побудову систем з різними спостерігачами стану і зробимо їх порівняльну характеристику.
3.1.Побудова системи автоматичного регулювання зі спостерігачем стану третього порядку
Останній період розвитку теорії і практики автоматичного керування електромеханічними системами (ЕМС) с двигунами постійного струму характеризується можливістю застосування спостерігачем стану для підвищення порядку астатизму, а отже, точності роботи системи підпорядкованого керування швидкості. В [
5] показано, що ця задача може бути вирішена за рахунок використання СС повного порядку. Недолік цього рішення перебуває в тому, що для системи підпорядкованого керування СС повного порядку має достатньо високий (четвертий) порядок. Це призводить до того, що деякі коефіцієнти зворотних зв’язків спостерігача дуже великі, що утрудняє його реалізацію. Крім того, СС є моделлю однократно інтегруючої системи, яка доповнюється матрицею зворотних зв’язків. Для синтезу СС необхідно знати усі параметри системи, що ускладнює як практичну реалізацію, так і настройку усієї системи. У зв’язку з цим нижче пропонується СС, порядок якого на одиницю менше спостерігача повного порядку і який, в більшості випадків вирішує початкову задачу підвищення точності роботи системи.Побудова такого спостерігача перебуває в тому, що при його синтезі і синтезі системи підпорядкованого керування, відкидаються внутрішній зворотний зв’язок за проти-ЕРС двигуна, що дозволяє спростити модель контуру струму, що входить до СС, і знизити порядок спостерігача.
Структурна схема системи з спрощеним СС представлена на рис. 3.1.у відносних одиницях.
Рисунок 3.1 Структурна схема системи автоматичного регулювання з спрощеним СС.
Для даної системи розрахуємо матрицю зворотних зв’язків в СС:
(3.1.)
(3.2)
Для придання СС бажаних динамічних властивостей задамося стандартною формою Баттерводу третього порядку:
(3.3)
За допомогою порівняння (3.2) і (3.3) знаходимо аналітичні вирази для коефіцієнтів зворотних зв’язків матриці L:
(3.4.)
де
-середньогеометричний корінь спостерігача, який приймаємо
(3.5)
Для моделювання використовуємо двигун з параметрами у відносних одиницях:
(3.6)
Згідно з цими параметрами розрахуємо коефіцієнти коректуючих зв’язків СС, для різних значень середньогеометричного кореня:
при
;
;
;
при
;
;
;
при
3.2.Побудова системи автоматичного регулювання зі спостерігачем стану першого порядку
Розглядається система автоматичного регулювання (САР) швидкості с двигуном постійного струму незалежного збудження. Система побудована за принципом підпорядкованого регулювання і містить послідовно з'єднані контур регулювання струму і швидкості. При аналізі системі не враховують зворотний зв'язок по ЕРС двигуна і вплив статичного моменту. Для поліпшення динаміки зворотний зв'язок за струмом заміняють зворотним зв'язком за динамічним струмом. При цьому система встановлюється астатичною не тільки за керуючим впливом, але і за навантаженням.
Для виділення динамічного струму застосовуються спостерігачі стану. Відомі два спостерігача стану (НС): третього і першого порядку [5,10]. Динамічні властивості таких систем практично однакові.
Запропонована в [5] ідея переносу точки знімання сигналу, оцінюючого динамічний струм з виходу аперіодичної ланки, моделююча якірне коло двигуна, на вхід інтегратора, який моделює механічну частину привода, дозволило синтезувати спостерігач динамічного струму першого порядку з керуванням за повним струмом якоря і контролем за швидкістю.
На рисунку 3.2 зображена структурна схема системи підпорядкованого керування з цим СС у відносних одиницях. Відносні величини являють собою відношення відповідних абсолютних величин к їх базовим значенням.
Рисунок 3.2 Структурна схема системи автоматичного регулювання з спостерігачем стану першого порядку.
У якості об'єкта спостереження приймаємо об'єкт, утворений на основі математичного опису двигуна постійного струму. Система складається з електромеханічної системи тиристорного перетворювача – двигун (ТП-Д), ПИ – регулятора струму (РС), П – регулятора швидкості (РШ) і спостерігача стану першого порядкуХарактеристичний поліном розглядаємого спостерігача стану має вигляд:
(3.7)
відкіля
(3.8)
де
-середньогеометричний корінь спостерігача, приведений в (3.5).
Для моделювання використовуємо двигун з параметрами у відносних одиницях приведені в(3.6).
Згідно з цими параметрами розрахуємо коефіцієнти коректуючих зв’язків СС, для різних значень середньогеометричного кореня:
при
;
при
;
при
;
3.3 Порівняльна характеристика систем автоматичного регулювання
.
Згідно з графіками, які приведені на рисунках 3.3, 3.4 і 1.8 ми бачимо, що перехідні процеси з використанням СС більш якісні, ніж перехідні процеси в системі САР з ПІ-РШ. У СС першого порядку коректуючі коефіцієнти, мають значення менше, ніж у СС третього порядку. Наприклад, при
коректуючий коефіцієнт СС першого порядку дорівнює 121, а у СС третього порядку – 484. Для побудови СС першого порядку потрібна всього одна постійна часу – електромеханічна, а для побудови СС третього порядку – усі постійні часу які забезпечують побудову системи підпорядкованого регулювання.
Також на систему САР зі СС першого не впливає зв’язок за проти-ЕРС в його моделі, приведеній на рис. 3.2, цей сигнал не використовується. А в моделі СС третього порядку рис.3.1. сигнал проти-ЕРС впливає на координати об’єкта, але ми цим сигналом нехтуємо, при цьому допускаємо помилку, неточність.
З урахувань цих обміркувань, можна зробити висновок, що система зі СС першого порядку властивіша, ніж всі попередні системи.
Рисунок 3.3. Графіки перехідних процесів при роботі САР з СС третього порядку при П – РШ від ЗІ.
Рисунок 3.4. Графіки перехідних процесів при роботі САР з СС першого порядку при П – РШ від ЗІ.
4 ЗАВАДОСТІЙКІСТЬ СИСТЕМ ПІДПОРЯДКОВАНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ШВИДКОСТІ
В цьому пункті проводимо аналіз усіх попередніх систем на завадостійкість. Останню будемо знаходити за частотними характеристиками від сигналу перешкоди до швидкості і струму, враховуючи, що перешкода є в тахогенераторі, або в датчику швидкості.
4.1 Частотні характеристики однократної системи автоматичного регулювання швидкості
Частотні характеристики дозволяють виявити багато важливих властивостей систем автоматичного регулювання, що характеризують якість їх функціонування при періодичних зовнішніх впливах - коливання навантаження на валу двигуна, наявність періодичних складових у сигналах завдання і датчиків зворотних зв'язків, а також різного роду перешкод. Вони дозволяють виявити і проаналізувати ряд практично важливих особливостей, пов'язаних з резонансними властивостями систем, що досліджуються. Розглянемо
спочатку частотні характеристики типових однократних систем автоматичного регулювання швидкості.Будемо розглядати систему автоматичного регулювання швидкості як динамічну систему, що має один вхід і два виходи. Зовнішніми впливами є сигнал завдання швидкості, а моментом статичного навантаження на валу двигуна ми зневажаємо. Вихідними величинами є швидкість і електромагнітний момент двигуна. Задача дослідження полягає у визначенні сталих реакцій системи автоматичного регулювання швидкості на періодичні незалежні впливи. Дослідження відбуваються на основі аналізу частотних характеристик системи. При цьому будемо вважати, що система функціонує в лінійній зоні дії регуляторів. Для дослідження оберемо систему підпорядкованого регулювання швидкості з П і ПИ - регулятором швидкості, у відносних одиницях. Схема цієї системи приведена на рис.1.5. Використовуючи модель приведену на рисунку побудуємо амплітудно-частотні характеристики за каналами
і 
, вони приведені на рис.4.1 і на рис.4.2.
Рисунок 4.1 – Амплітудно – частотні характеристики для моделі яка приведена на рисунку 1.5. за каналом
Рисунок 4.2. - Амплітудно – частотні характеристики для моделі яка приведена на рисунку 1.4. за каналом
.
4.2 Врахування пульсацій датчика швидкості
До входу зворотного зв'язку системи разом з корисною складовою сигналу зворотного зв'язку за швидкістю буде прикладена додаткова, пульсуюча складова сигналу датчика. Очевидно, що це прикладений до входу системи пульсуючий вплив викличе пульсації швидкості і електромагнітного моменту (струму) двигуна.
Як відомо, у кривій вихідної напруги тахогенератору знаходяться пульсації чотирьох частот:
Із цих чотирьох складових найбільші неприємності викликають полюсні і оборотні пульсації, які лежать у межах частот, при яких пульсації струму близькі до максимальних.
Під величною пульсацій звичайно розуміють подвійну амплітуду напруги, віднесену до середнього значення напруги генератору при даній частоті обертання. На тахогенераторах постійного струму сумарний рівень пульсацій досягає величини 0,8%. Досвід експлуатації приводів показує на необхідність зниження цього рівня до 0,2 – 0,3 %.
Як випливає з
наведеної вище амплідуно – частотної характеристики (АЧХ) системи за каналом ω0 –ω, β межах смуги пропущення коефіцієнт його передачі близький до одиниці. Тому пульсації швидкості двигуна є відносно невеликими, у порівняні з пульсаціями сигналу датчика швидкості.Набагато серйозніше справа йде з пульсаціями електромагнітного моменту двигуна. Оскільки коефіцієнт передачі відрізняється від одиниці, очевидно, що такі пульсації моменту і пропорційного йому струму якоря не допустимі, так як вони викличуть значний додатковий нагрів двигуна, механічні вібрації і інші негативні
чинники. Тому потрібні спеціальні заходи для обмеження впливу пульсацій датчика швидкості.Природно, зниження пульсації струму і моменту може бути забезпечене вибором більш якісного датчика швидкості з меншим рівнем пульсацій. Однак в тих випадках, коли можливості вибору більш якісного датчика швидкості і пристрої його зчленування з двигуном виявляється вичерпаними, потрібна зміна параметрів системи.
Для усунення цього недоліку доцільно здійснювати шляхом введення в контур швидкості додаткового фільтра з відповідною корекцією параметрів регулятора швидкості. Це дозволяє зберегти незмінним швидкодію контуру струму
. Введення додаткового фільтра зменшує посилення системи і обмежує вплив пульсацій датчика швидкості.
4.3.Реакція системи автоматичного регулювання швидкості на збурюючий вплив
Пульсації датчика швидкості являють собою періодичний збурюючий вплив який прикладається до входу разом з корисної складовою сигналу зворотного зв’язку за швидкість. Для легкості сприйняття приймемо амплітуду гармонічного сигналу рівний одиниці. Хоч на справді сигнал пульсації датчика швидкості має сигнал, який розкладається на певну кількість кратних гармонік і кожна з них по своєму впливає на сигнал пульсації швидкості.
Для дослідження використовується система підпорядкованого керування розглянута раніше і пронормована у відносних одиницях. Система складається із електромеханічної системи тиристорний перетворювач – двигун, ПИ – РС, П-РШ Частотні характеристики каналів передачі збурюючого впливу системою автоматичного регулювання швидкості співпадають з частотними характеристиками самої системи( рис. 4.1 і рис. 4.2.) , це говорить про те, що на систему не впливає цей сигнал. Схема з впливом завадостійкості приведена на рис. 4.3.
4.4. Реакція системи автоматичного регулювання швидкості зі спостерігачем стану першого порядку на періодичний збурюючий вплив
Рисунок 4.3 Система автоматичного регулювання швидкості з впливом завадостійкості.
Розглянемо вплив збурюючого сигналу (f) на систему із спостерігачем першого порядку. СС замикається негативним зворотним зв’язком за оцінкою динамічного струму. Ця схема приведена на рис. 4.4.
Графіки АЧХ зняти для трьох значень середньогеометричного кореня СС, і приведені на рис. 4.5за каналом
і рис.4.6 за каналом 
Рисунок 4.4 Структурна схема системи с СС першого порядку
Рисунок 4.5. –АЧХ САР с СС першого порядку за каналом f-w при різних
4.5. Реакція системи автоматичного регулювання швидкості зі спостерігачем стану третього порядку на періодичний збурюючий вплив
Для дослідження використовується система підпорядкованого керування розглянута раніше і пронормована у відносних одиницях. Система складається із електромеханічної системи тиристорний перетворювач – двигун, ПИ – РС, П-РШ і СС третього порядку.
Розглянемо вплив збурюючого сигналу (f) на систему із спостерігачем третього порядку.. Ця схема приведена на рис. 4.7.
Графіки АЧХ зняти для трьох значень середньогеометричного кореня СС, і приведені на рис. 4.8.за каналом
і рис. 4.9 за каналом
Рисунок 4.7 – Структурна схема САР с СС третього порядку.
.
Рисунок 4.9. –АЧХ САР з СС третього порядку за каналом
при
різних значеннях середньогеометричного кореня.
4.6 Порівняння частотних характеристик систем зі спостерігачем стану при урахуванні завадостійкості
Спостерігачі стану розглянуті у пункті 3 майже однакові за своїми динамічними властивостями. Однак СС першого порядку при дослідженні не використовує зворотний зв’язок за проти-ЕРС в його моделі, приведеній на рис. 3.2, цей сигнал не враховується. А в моделі СС третього порядку рис.3.1. сигнал проти-ЕРС впливає на координати об’єкта, але ми цим сигналом нехтуємо, при цьому допускаємо помилку, неточність. При цих звагах можна враховувати модель СС першого порядку більш точна, ніж СС третього порядку.
Для порівняння АЧХ систем САР і САР з СС ( з різними значеннями середньогеометричного кореня), накладемо АЧХ цих систем в одну графічну сітку, наведену на рис. 4.10 і рис. 4.11.
Із АЧХ, приведених на цих рисунках, видно, що при однакових значеннях ω
on коефіцієнти передачі завадостійкості по амплітуді в системі з СС першого порядку як по токовому, так і по швидкісному каналам менші, чім в системі з СС третього порядку. Особливо помітна різниця в коефіцієнтах передачі за каналом завадостійкість – струм.У відповідності з викладеним можна зробити висновок: застосування спостерігачів стану першого порядку переважніше, чим спостерігачів стану третього порядку.
Рисунок 4.10 -АЧХ для моделі наведеної на рисунку1.5 і рисунку 5.3(з урахуванням різних значень середньогеометричного кореня ωон), за каналом .
Рисунок 4.11 -АЧХ для моделі наведеної на рис.1.4 і рис. 4.6(з урахуванням різних значень середньогеометричного кореня ωон), за каналом
.
ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ