Разработка системы управления многосвязных систем автоматического регулирования исполнительного уровня (стр. 6 из 7)
Амплитудные искажения автономных каналов регулирования МСАР с прямыми перекрестными связями в компенсаторе без учета корректировки определим по графику АЧХ для этих каналов, изображенному на рисунке 1.21.
Составим сравнительную таблицу амплитудных искажений для автономных каналов регулирования и сепаратных каналов регулирования.
Таблица 1 – Амплитудные искажения
| Сепаратные каналы | Автономные каналы | |||||||
| 1 канал | 2 канал | Прямые ПС | Прямые ПС | |||||
| До корректировки | После корректир. | |||||||
| 1 канал | 2 канал | 1 канал | 2 канал | 1 канал | 2 канал | |||
Амплитудные искажения  | 8,2 | 15 | 0,11 | 0,14 | 8,2 | 15 | 8,2 | 15 |
Предполагая, что установившийся режим существует для каждого из вариантов перекрестных связей в компенсаторе, можно отметить, что прямые перекрестные связи обеспечивают большую точность по величине амплитудных искажений.
2. Синтез и исследование микропроцессорной МСАР
2.1 Функциональная схема цифровой МСАР. Расчетная структурная схема
Перейдем от непрерывной МСАР к цифровой. Для этого произведем замену непрерывного корректирующего устройства на цифровое корректирующее устройство.
Изобразим функциональную схему цифровой МСАР.
Рисунок 2.1 – Функциональная схема цифровой МСАР
ЦВУ, АЦП и ЦАП – цифровое корректирующее устройство (ЦКУ), работающее с периодом
.Структурный метод основан на замене «нестандартных» элементов, какими являются устройства дискретного действия, их эквивалентными схемами замещения с последующими структурными преобразованиями.
Основными этапами структурного метода при получении расчетных структурных схем являются следующие:
1. Замещение. Все устройства дискретного действия в составе исходной структурной схемы заменяются своими эквивалентными схемами замещения. Формирователи импульсов ФИ, а так же фиксаторы объединяются с расположенными следом за ними непрерывными частями НЧ с образованием приведенных непрерывных частей ПНЧ.
2. Дискретизация выхода. Выходной сигнал системы рассматривается только в дискретные моменты времени tk=kT0. Формально это соответствует размещению фиктивного ключа в цепи наблюдения на выходе непрерывной части и не влияет на вид процессов в системе.
3. Структурные преобразования. Выполняются допустимые преобразования полученной выше промежуточной структурной схемы.
4. Определение дискретных звеньев. Выявляются участки структурной схемы, для которых как входы, так и выходы являются дискретными сигналами. Эти участки структурной схемы объявляются дискретными звеньями.
Применим данный метод для исходной структуры.
1) Замещение
Представим эквивалентные схемы замещения для устройств дискретного действия.
а) АЦП
б) ЦВУ
в) ЦАП
2) Дискретизация выхода
Разместим фиктивный ключ в цепи наблюдения на выходе непрерывной части.
3) Структурные преобразования.
Выполним допустимые структурные преобразования.
Ключ с выхода сумматора перенесем на его входы.
Коэффициенты К1 и К2 удовлетворяют условию К2=1/К1.
Последовательность фиксатора и непрерывной части представляют собой приведенную непрерывную часть.
Последовательно расположенные фиксатор и ключ не изменяют дискретного сигнала.
4) Определение дискретных звеньев.
Последовательно соединенные ПНЧ и ключ образуют дискретное звено приведенной непрерывной части ДЗПНЧ.
Таким образом, изобразим расчетную структурную схему:
Рисунок 2.2 – Расчетная структурная схема
2.2 Период дискретизации To. Дискретные передаточные матрицы диагонального регулятора и компенсатора
Согласно методу аналогового прототипа, шаг дискретизации То можно определить, зная частоту среза ср и запас устойчивости по фазе зап автономных каналов регулирования непрерывной МСАР с обратными перекрестными связями в компенсаторе.
;Здесь δ – допустимое уменьшение запаса устойчивости по фазе. Зададимся значением 6%.
Используя данные пункта 1.4.3 определим шаг дискретизации для каждого из автономных каналов.
, 
с, 
, 
с.Выберем из полученных значений шага дискретизации меньшее. Расчетное значение периода дискретности цифровой МСАР
.Согласно методу аналогового прототипа и аппроксимации интеграторов по методу трапеций определим дискретные передаточные матрицы «диагонального» регулятора и компенсатора.
Осуществим следующую замену:
, 
, 
. 
,
2.3 Переходные характеристики МСАР относительно пар «вх1-вых1» и «вх1-вых2»
Далее проведем сравнение переходных характеристик автономной МСАР с обратными перекрестными связями в компенсаторе и цифровой МСАР с обратными перекрестными связями в компенсаторе. Переходные характеристики автономной МСАР с прямыми перекрестными связями в компенсаторе после корректировки совпадают с переходными характеристиками автономной МСАР с обратными перекрестными связями в компенсаторе, так как и в том, и в другом случаях наблюдается абсолютная автономность.
Методом компьютерного моделирования в программном пакете VisSim получим переходные характеристики относительно пар «вх1-вых1» и «вх1-вых2» непрерывной МСАР с обратными ПС в компенсаторе. (Приложение 10)
Для получения переходных характеристик цифровой МСАР проведем некоторое структурное преобразование. Рассчитаем передаточную матрицу компенсатора и включим в систему непосредственно его.
, 
Сравним графики переходных характеристик относительно пар «вх1-вых1» для непрерывной и дискретной МСАР
Рисунок 2.3 – Переходные характеристики относительно пар «вх1-вых1» для дискретной и непрерывной МСАР
Определим время переходного процесса и перерегулирование для каждого из вариантов:
Можно отметить, что прямые показатели качества переходного процесса непрерывной МСАР лучше, несмотря на то, что время переходного процесса в данном случае у дискретной МСАР меньше, так как его определение проводилось на уровне 5%. Если увеличить требования к точности, то время переходного процесса для дискретной МСАР увеличится значительнее, нежели для непрерывной МСАР.
Сравним графики переходных характеристик относительно пар «вх1-вых2» для непрерывной и дискретной МСАР
Рисунок 2.3 – Переходные характеристики относительно пар «вх1-вых2» для дискретной и непрерывной МСАР
График переходной функции дискретной МСАР относительно пары «вх. 1 – вых. 2» не совпадает с аналогичным графиком переходной функции непрерывной МСАР. Это свидетельствует о грубой автономности каналов регулирования цифровой МСАР.
Определим подбором на модели новое расчетное значение шага дискретизации
, при котором свойство автономности для цифровой САР можно считать практически выполненным.