Этот способ ограничения координат нашел широкое распространение в
многоконтурных САУ и, прежде всего, в системах подчиненного регулирования координат электроприводов постоянного и переменного тока. Ограничение задающих воздействий внутренних контуров регулирования осуществляется за счет ограничения выходных сигналов регуляторов старших по отношению к ним контуров. Например, в САР скорости с подчиненным контуром регулирования тока якоря выходной сигнал регулятора скорости используется для ограничения тока якоря.
В позиционно-контурных системах ЧПУ иногда реализуется возможность ограничения координат САУ за счет формирования такой программной траектории исполнительного механизма, которая при хорошо прогнозируемых возмущающих воздействиях на исполнительный орган позволяет ограничить уровни скоростей и ускорений /3/.
7.3. Следящие системы и системы воспроизведения движений
Эти классы систем управления имеют много общего. Прежде всего, следящие системы (СС) и системы воспроизведения движений (СВД) объединяет то, что они функционируют исключительно в режимах малых отклонений координат, т. е. ни одна координата САУ (объекта управления и регуляторов) не должна выходить на режим ограничения. Отличает их лишь то обстоятельство, что в системах воспроизведения движений заранее рассчитывается программный закон изменения выходной координаты (положения, скорости, ускорения рабочего механизма), а в следящих САУ перемещение исполнительного органа осуществляется по произвольному, заранее неизвестному закону.
Основной показатель функционирования СС и СВД - динамическая точность отработки требуемого задающего воздействия в условиях воздействия на систему возмущающих воздействий внешней среды. Полная количественная оценка точности СС и СВД производится в результате анализа их работы в условиях совместного влияния задающих и возмущающих воздействий. Последние, как правило, имеют стохастический (случайный) характер. В связи с этим сложилась практика оценки точности этих систем по точности воспроизведения лишь задающих воздействий, меняющихся с постоянной скоростью, постоянным ускорением или по гармоническому закону.
Для оценки точности отработки задающих воздействий с постоянной скоростью и ускорением вводятся понятия добротности САУ по скорости и ускорению.В частности, добротность по скорости в следящей системе можно оценить по формуле
где з – заданная постоянная скорость следящей системы (постоянная “заводка”);
уст – установившееся значение динамической ошибки отработки заданного положения СС, изменяющегося по линейному закону.
Чем
выше
,
тем меньше
уст при
неизменной “заводке”
(
з=
const), а
следовательно тем более качественна
система.
На рис.
7.7. приведена реакция следящей системы
с астатизмом нулевого порядка на
постоянную “заводку”.
По отношению к задающему воздействию СС (СВД) будет обладать:
астатизмом нулевого порядка при применении пропорционального (П) регулятора положения;
астатизмом первого порядка при применении пропорционально-интегрального (ПИ) регулятора положения;
астатизмом второго порядка при применении пропорционально-интегрально-интегрального (
)регулятора
положения.
При астатизме первого порядка без ошибки отрабатывается входной
сигнал (задающее воздействие), меняющийся с постоянной скоростью, при астатизме второго порядка - меняющийся с постоянным ускорением. Заметим, что обеспечение астатизма второго порядка связано с проблемой
связано с проблемой обеспечения устойчивости системы /3/.
Эффективным средством повышения точности СС и СВД является применение комбинированного управления (САУ с обратными связями по отклонению и возмущению), а также введение инвариантности по задающему и возмущающему воздействиям (подробнее см. раздел 8.6).