Рис. 5.16

Иногда вызывает затруднения измере-у ние возмущения. Тог- да используют некоторые приемы, позволяющие приближаться к инвариантности регулируемой координаты от возмущения без непосредственного измерения последнего 15]. В частности, создается компаундирующая связь, т. е. дополнительная связь внутри замкнутого контура регулирования по одной из его промежуточных координат, зависящих от возмущения (несущих информацию о возмущении).

Комбинированная следящая система. Основной целью следящих систем является возможно более точное воспроизведение регулируемой координатой изменяющегося задающего воздействия. Этому способствует дополнительная цепь по задающему воздействию. Следящую систему в этом случае называют комбинированной следящей системой, ее типичная структурная схема показана на рис. 5.15. Здесь замкнутый контур такой же, как и на рис. 5.14, а Ц7ф - передаточная функция дополнительной цепи.

Эта цепь улучшает воспроизведение регулируемой координатой задающего воздействия, так как форсирует переходные процессы при изменении g, и ее следует называть форсирующей цепью. Она чаще всего состоит только из преобразовательного элемента. Включается форсирующая цепь в замкнутый контур так же, как и компенсирующая, т. е. обычно между каскадами усилителя.

В комбинированной следящей системе воспроизведение задающего воздействия обеспечивается главным образом форсирующей цепью. Замкнутый контур играет в этом отношении второстепенную роль. Его основная задача - уменьшение влияния возмущений.

По структурной схеме комбинированной следящей системы (рис. 5.15) определяем передаточные функции относительно задающего воздействия:

TJ7g = Ц7 (1 + WIWK\ + W) (5.31)

и для ошибки слежения:

WWfJW + (5-32)

где W = WyWWW.

Ц7ф = WJW = \I{WWW), (5.33)

то передаточная функция относительно задающего воздействия обращается в единицу, а передаточная функция для ошибки слежения - в нуль. Следовательно, (5.33) - это условие инвариантности ошибки слежения е от задающего воздействия, или условие идеального воспроизведения выходной координатой у задающего воздействия g.

Выполнение (5.33) связано с большими трудностями, нежели выполнение (5.30). Причина в том, что сигнал форсирующей цепи должен преодолеть не только инерционность исполнительного элемента регулятора, но и регулируемого объекта.

Ранее указывалось на практическую невозможность создания производных выше второго порядка, поэтому в комбинированных следящих системах достигается лишь частичная инвариантность ошибки 8 от задающего воздействия g до нулевой, первой или второй производной включительно. Это означает соответственно астатизм первого, второго и третьего порядков относительно задающего воздействия.

Неизбежная (хотя и незначительная) инерционность дифференцирующих элементов, а также неточности в определении параме1ров и изготовлении элементов регулятора ведут к тому, что и частичная инвариантность обеспечивается лишь с точностью до малой величины б.

Несмотря на это, комбинированное регулирование значительно увелЕчивает точность слежения и находЕта широкое применение. Чем медленнее изменяется задающее воздействие g, тем больший эффект дает частичная инвариантность в от g.

При наличии форсирующей цепи роль замкнутого контура следящей системы уменьшается и он может быть выполнен из более простых элементов. Форсирующая цепь не влияе!- на устойчивость замкнутого контура, но сама эта цепь должна быть устойчивой.

Если в комбинированной следящей системе имеется сильное возмущение, то точность слежения может быть увеличена еще более созданием компенсирующей связи по этому возмущению. Преобразовательные элементы обеих цепей частично могут быть объединены, и может оказаться, что для создания компенсирующей цепи потребуется только элемент, измеряющий возмущение.

§ 5.5. Обеспеченнее устонёчивости и повышение запаса устойчивости

Способы придания системам автоматического регулирования устойчивости и достаточного запаса устойчивости (способы стабилизации и демпфирования) разнообразны. В § 5.2 рассматривалась возможность решения этой задачи выбором основных элементов регулятора и изменением их динамических свойств с помощью местных обратных связей. Выясним, как влияет на устойчивость изменение наиболее характерного параметра - постоянной времени апериодического звена.

На рис. 5.16 сплошными линиями изображены логарифмические частотные характеристики разомкнутой системы с передаточной функцией (5.26). При увеличении Ту с 0,5 до 1 с характеристики принимают положение, показанное пунктирными линиями. Увеличение постоянной времени Ту приводнет к увеличению запаса устойчивости по фазе с у = 26° до уу - = 60°. Заметим, что сопрягающая частота щ = МТу расположена левее частоты среза Юср.

Если же сопрягающая частота апериодического звена расположена правее частоты среза Юср, то увеличение постоянной времени этого звена уменьшит запас устойчивости. Очевидно, что изменение постоянной времени колебательного звена влияет на запас устойчивости аналогичным образом. Влияние постоянной времени форсирующего звена [звена с передаточной функцией = ft (Ts + l)j противоположно.

Итак, если сопрягающая частота апериодического или колебательного звена расположена левее частоты среза логарифмической амплтудно-частотной характеристики разомкнутой

системы, а сопрягающая

частота форсирующего звена расположена правее частоты среза, то увеличение постоянной времени каждого из этих звеньев ведет к увеличению запаса устойчивости [4]. Указанная зависимость справедлива лишь при условии, что сопрягающая частота распо-