Тема 6. Оценка качества процесса управления

Понятие и определение качества процесса управления. Основные показатели качества САУ: статическая и динамическая ошибки, максимальное отклонение регулируемой переменной, перерегулирование, быстродействие. Анализ точности автоматического управления. Определение установившихся ошибок, обусловленных задающим и возмущающим воздействиями. Статическая, астатическая САУ, их определение, примеры и законы регулирования, реализованные в этих системах. Структурный признак астатизма системы. Приближённая оценка качества процесса управления по распределению нулей и полюсов передаточной функции замкнутой системы. Основы частотного анализа качества процесса управления. Анализ качества переходного процесса по вещественным частотным, амплитудно-частотным и логарифмическим частотным характеристикам.

Литература

0.I, стр.181 - 204, 215 - 245; 0.3, стр.165 - 210; 0.4, стр.123 - 136; 0.5, стр.162 - 203; 0.6, стр.133 - 148; Д.2, стр.247 - 282; Д4.

Методические указания

Второй (после устойчивости) по важности проблемой является исследование качества процесса автоматического управления. Существенным различием указанных двух проблем является то, что устойчивость системы зависит только от расположения корней характеристического уравнения (полюсов передаточной функции), качество же процесса управления зависит также от расположения нулей передаточной функции, начальных условий и от характера воздействия, подаваемого на системы. Качество процесса управления определяется переходной функцией системы.

О качестве переходного процесса судят по ряду показателей, важнейшими из которых являются быстродействие (степень устойчивости), колебательность, перерегулирование, монотонность, статическая и динамическая точность. Изучая эти показатели качества переходного процесса, необходимо усвоить их сущность и методы их определения. Точность работы САУ в установившихся режимах оценивается по величине установившейся ошибки при типовых входных и возмущающих воздействиях. Чем меньше эта ошибка, тем выше качество САУ. Следует изучить методы определения ошибок при типовых воздействиях. При этом необходимо обратить внимание на установившиеся ошибки в статических и астатических системах и хорошо разобраться в структурном признаке астатизма системы по отношению к любому воздействию. Важно понять законы регулирования, реализуемые в статических и астатических САУ. Необходимо усвоить косвенные методы оценки качества. Такими наиболее сейчас распространенными, косвенными оценками качества являются степень устойчивости, колебательность и характерные особенности частотных характеристик.

Студент должен знать, что частотный метод анализа качества является наиболее универсальным, так как, кроме анализа устойчивости, позволяет проводить приближённую оценку качества, а также построения кривой переходного процесса. Оценка качества процесса управления частотными методами может производиться по амплитудным частотным характеристикам разомкнутой и замкнутой систем. Студент должен изучить методы расчёта и построения собственных и обобщённых вещественных частотных характеристик, а также усвоить приближенные оценки качества по виду и параметрам ВЧХ и ЛАЧХ минимально-фазовой САУ.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимается под термином “качество процесса автоматического управления”?

2. Перечислите основные показатели качества процесса управления.

3. Каков физический и математический смысл основных показателей качества?

4. Как влияет расположение полюсов и нулей передаточной функции замкнутой устойчивой САУ на качество процесса управления?

5. Какие методы анализа точности процесса управления вы знаете?

6. Какие законы регулирования реализуются в статических и астатических САУ?

7. Где должно быть приложено воздействие: до интегрирующего звена или после него, - чтобы система была астатической по отношению к этому воздействию?

8. Поясните метод оценки качества по распределению полюсов и нулей передаточной функции замкнутой системы. Что такое степень устойчивости и колебательность?

9. Расскажите об условиях апериодичности и монотонности переходного процесса.

10. Перечислите и объясните приближённые оценки качества процесса управления по виду и параметрам ВЧХ и ЛАЧХ САУ.