Лабораторная работа № 4б

КОРРЕКЦИЯ САУ АМПЛИТУДО-ФАЗО-ЗАДЕРЖИВАЮЩИМИ
ЗВЕНЬЯМИ ПЕРВОГО ПОРЯДКА

Цель работы: показать достоинства и недостатки последовательной коррекции систем управления амплитудо-фазо-задерживающим (АФЗ) звеном первого порядка.

Программа работы
1. Создать новый проект. Разместить на поле проекта структурную схему модели, состоящую из 3 звеньев: интегрирующего, инерционно-форсирующего и инерционного звена второго порядка, а также – одного последовательного корректирующего звена (звено 4) (рис.1). Ввести параметры звеньев в соответствии с вариантом задания (табл.2).
2. Снять частотные характеристики модели разомкнутой САУ, и переходную характеристику модели замкнутой САУ. Записать полученные значения прямых и косвенных показателей качества.
3. Определить параметры корректирующего звена (показатель глубины коррекции ? и величину диапазона коррекции Т), необходимые для получения нужных значений показателей качества САУ. Снять частотные и переходную характеристики модели разомкнутой САУ. Замкнуть обратную связь САУ, снять частотные и переходную характеристики модели замкнутой САУ. Сравнить полученные значения показателей качества: корневых, прямых и косвенных.
4. Сформулировать выводы о проделанной работе.

Указания к выполнению работы

К п.1. Необходимые передаточные функции звеньев представлены в таблице 1.

Передаточные функции некоторых типовых звеньев
Таблица 1

В параметрах корректирующего звена (звено 4, рис.1) следует ввести единицу в числителе и в знаменателе (т.е. единичный коэффициент передачи).

Рис.1. Структурная схема исследуемой модели в программе Classic 3

К п.2. Оценка прямых показателей качества в данном случае должна производиться только на замкнутой САУ по её переходной характеристике. Косвенные же показатели – запасы по модулю и фазе, частота среза и т.п. – определяются по ЛЧХ, снятым на разомкнутой САУ.
К п.3. Последовательное АФЗ КУ позволяет:
- улучшить характеристики системы в НЧ-области, особенно по сравнению со случаем коррекции за счет уменьшения коэффициента усиления, а также сохранить или улучшить свойства САУ в НЧ-области;
- сохранить или улучшить запасы устойчивости;
- уменьшить полосу пропускания системы, что хорошо при наличии ВЧ шума, т.е. уменьшается чувствительность системы к нему.
Недостатки АФЗ КУ состоят в том, что переходная функция системы имеет одну довольно медленную составляющую.
Передаточная функция применяемого АФЗ звена

.

Определение параметров КУ является процедурой синтеза, в данном случае – синтеза АФЗ КУ, который имеет поэтапную структуру, аналогичную синтезу АФО КУ, однако содержание ряда этапов для АФЗ КУ отличается в соответствии с его корректирующим назначением:
1. По ЛЧХ нескорректированной системы определяются реальные частота среза  и запас по фазе  и сравниваются с минимально допустимыми (желаемыми). При определении желаемой частоты среза  необходимо учитывать искажение ЛФЧХ , вносимое АФЗ КУ на данной частоте и ухудшающее величину запаса по фазе. Это искажение зависит от того, насколько необходимо опустить ЛАЧХ нескорректированной системы, т.е. от глубины коррекции . Тогда
,
где  - требуемый запас по фазе.
2. Расчет глубины коррекции  осуществляется по выражению .
3. Частота сопряжения, соответствующая нулю КУ, выбирается на декаду левее новой желаемой частоты среза: , при этом КУ ухудшит запас по фазе не более чем на 5°.
4. Величина диапазона коррекции находится по формуле
,
далее вычисляется постоянная времени, соответствующая полюсу КУ:
,
а величину ухудшения запаса по фазе, вносимого КУ на частоте , позволяет точно определить выражение
.
На этом процедура синтеза АФЗ звена считается завершённой.

Варианты заданий
Таблица 2