Стабилизация изменением параметров усилителя и звена ОСН

В принципе теперь уже можно переходить к коррекции замкнутой САР, поскольку формально устойчивость разомкнутого контура обеспечена с запасом в 6 дБ. Однако, запас этот сравнительно мал, как и мало усиление всего разомкнутого контура, составляющего величину 1.8, это видно по установившемуся значению переходной функции контура рисунок 1.10. Поэтому, во избежание возможных трудностей, которые могут возникнуть при окончательной коррекции САР, изменим и параметры звена ОСН. Методом проб и ошибок будем изменять постоянную времени инерционно-дифференцирующего звена ОСН и усиление усилителя.

Цель состоит в том, чтобы привести разомкнутый контур на границу устойчивости при значительно большем, чем 8, значении усиления усилителя, достигнутого в схеме рисунок 1.9. VisSim при этом выполняет большую вычислительную работу, но исследователю изменять параметры и запускать на счет программу очень легко.

Примечание. При уменьшении постоянных времени, прежде всего имеющих самые малые значения, следует помнить о том, чтобы шаг интегрирования был примерно на порядок меньше наименьшей постоянной времени элементов системы. Таким образом, при необходимости шаг следует уменьшать: Simulate - Simulation Properties - Step Size (см. ниже, в п. 4.8.6).

Изменение параметров усилителя и звена ОСН производится в диалоговых окнах, которые вызываются двойными щелчками по соответствующим блокам.

В результате подбора параметров остановимся на схеме контура рис. П15.

Рис. П15. Медленное увеличение размаха колебаний переходной функции говорит о том, что разомкнутый контур находится вблизи границы устойчивости. Уменьшение постоянной времени ОСН до 0.005 сек позволило довести значение коэффициента усиления усилителя в критическом, граничном режиме САР до величины 145

Как видно на рис. П15, после второй коррекции, состоявшей в уменьшении в 10 раз постоянной времени звена ОСН, значение коэффициента усиления усилителя, при котором разомкнутый контур находится вблизи границы устойчивости, повысилось с 8 до 145.

Остается обеспечить запас устойчивости по амплитуде контура местной обратной связи путем уменьшения коэффициента усиления усилителя.

Рис. П16. Окончательно стабилизированный разомкнутый контур САР ЧВ ДПТ. Усиление усилителя уменьшено по сравнению с его значением в критическом режиме в 10 раз, со 145 до 15, т.е. на 20 дБ – это и есть запас устойчивости по амплитуде контура местной обратной связи. Результирующее усиление разомкнутого контура всей САР составляет примерно 7 единиц (17 дБ), что видно из установившегося значения переходной функции. Подобный рисунок следует привести в пояснительной записке

Итак, разомкнутая САР ЧВ ДПТ стабилизирована. Поэтому устойчивость замкнутой САР можно анализировать с помощью критерия Найквиста.

Сохранить диаграмму стабилизированной в разомкнутом состоянии САР под названием Razomkn_Stabil.vsm.

Поинтересуемся, окажется ли устойчивой замкнутая САР, разомкнутый контур которой только что стабилизирован. Для этого замкнем обратную связь и проверим, как поведет себя переходная характеристика САР:

Рис. П17. САР после стабилизации разомкнутого контура. Система устойчива, но колебательность переходной характеристики чрезмерна. Замкнутая САР требует коррекции

Как видно на рис. П17, установившееся значение переходной функции составляет примерно 44 об/сек, что на 16 % меньше точного значения, равного 1/W_тг(p)_|p=0 = 1/0.02 = 50 об/сек. Т.о. точность полученной системы и в установившемся режиме неудовлетворительна.

Оценка качества САР