Модельно-ориентированный синтез комбинированной системы управления нестационарным объектом

Abstract

Проведен синтез системы управления с использованием двух принципов управления: по отклонению и по возмущающему воздействию. Измерение возмущающего воздействия осуществляется косвенно по модели, в которую входит усилитель мощности  звено первого порядка, и объект управления  звено второго порядка с изменяющимися параметрами. Разработано управляющее устройство, обеспечивающее постоянство показателей качества системы при любых возможных значениях параметров объекта. В качестве изменяющихся параметров в объекте приняты постоянная времени и коэффициент усиления. Динамические свойства процесса управления оцениваются максимальным перерегулированием в переходной характеристике и временем переходного процесса. Регулирование по возмущающему воздействию осуществляется путем сравнения сигналов на выходе объекта управления и на выходе модели. Разность этих сигналов подается на вход усилителя мощности совместно с сигналом ошибки от управляющего устройства. Разработана структурная схема системы управления; устройство управления, обеспечивающее стабильность показателей качества, и компенсирующее устройство, обеспечивающее компенсацию возмущений, приложенных к объекту управления. Разработан метод расчета параметров управляющего устройства и компенсирующего устройства. Рассмотрен пример расчета системы предлагаемым методом. В качестве нестационарного объекта управления принято морское судно, испытующее возмущающие воздействия со стороны волн. Проведено моделирование рассмотренной системы управления, подтвердившее правильность разработанного метода расчета.

Проведено синтез системи управління з використанням двох принципів управління: по відхиленню і по впливі, що обурює. Вимірювання впливу, що обурює, здійснюється побічно по моделі, в яку входить підсилювач потужності - ланка першого порядку і об'єкт управління - ланка другого порядку зі змінними параметрами. Розроблено пристрій, що управляє, забезпечує сталість показників змінюються якості системи при будь-яких можливих значеннях параметрів об'єкта. Як параметрів в об'єкті прийняті постійна часу і коефіцієнт посилення. Динамічні характеристики процесу управління оцінюються максимальним перерегулюванням в перехідній характеристиці і часом перехідного процесу. Регулювання по впливі, що обурює, здійснюється шляхом порівняння сигналів на виході об'єкта управління і на виході моделі. Різниця цих сигналів подається на вхід підсилювача потужності спільно з сигналом помилки від керуючого пристрою. Розроблено структурну схему системи управління, пристрій управління, що забезпечує стабільність показників якості, і компенсуючий пристрій, що забезпечує компенсацію збурень, прикладених до об'єкта управління. Розроблено метод розрахунку параметрів керуючого пристрою і компенсуючого пристрою. Розглянуто приклад розрахунку системи пропонованим методом. Як нестаціонарного об'єкта управління прийнято морське судно, допитливим впливи з боку хвиль. Проведено моделювання розглянутої системи управління, яке підтвердило правильність розробленого методу розрахунку.

The control system is synthesized using two control principles: deviation and perturbation. Measurement of the disturbing effect is indirectly done by the model, which includes the power amplifier - a first-order link and the control object - a second-order link with varying parameters. A control device has been developed that ensures the consistency of the system quality indicators for any possible values of the object parameters. As the changing parameters in the object, a time constant and a gain factor are adopted. The dynamic properties of the control process are estimated by the maximum overshoot in the transient response and the transient time. Regulation on the disturbing effect is carried out by comparing the signals at the output of the control object and at the output of the model. The difference of these signals is fed to the input of the power amplifier together with the error signal from the control device. A structural diagram of the control system, a control device providing the stability of quality indicators, and a compensating device providing compensation of the disturbances applied to the control object are developed. A method for calculating the parameters of a control device and a compensating device has been developed. An example of calculation of the system by the proposed method is considered. As a non-stationary control object, a sea vessel is tested, which tests perturbing influences from the waves. A simulation of the control system examined, which confirmed the correctness of the developed calculation method, was carried out.