Методы повышения точности САУ

Анализируя выражения для коэффициентов ошибок отметим, что:

1. Все коэффициенты обратно-пропорциональны коэффициенту К – усиления системы;
2. Чем выше порядок астатизма “v” тем большее количество первых коэффициентов ошибок равны 0

ВНИМАНИЕ

Порядок астатизма “v” определяется числом интегрирующих звеньев в контуре системы. Формально “v” равно показателю степени множителя S в знаменателе передаточной функции w_p.

1. Первый способ повышения точности САУ – увеличение К

Т.о. самым универсальным способом повышения точности САУ являются увеличение коэффициента К усиления системы. При этом все коэффициенты ошибок уменьшаются, а это означает, что система во всех режимах работы будет иметь меньшие ошибки. Однако этот способ снижает запасы устойчивости системы и рано или поздно приводит к полной потере устойчивости. Это можно показать на примере критерия Найквиста.

2. Способ повышения точности САУ – путем увеличения астатизма “v”

Этот способ исключает первые коэффициенты в ряду ошибок. Действительно:

v=0 (статическая САУ)

Все коэффициенты не равны 0, т.е. с0≠ 0 с1≠ 0 с2≠ 0 …, т.е. статическая система в любых режимах работы, в т.ч. и в покое будет иметь ошибки

v=1 (астатическая САУ с астатизмом первого порядка)

с0=0 с1≠ 0 с2≠ 0 …, т.е. такая система не будет иметь ошибки в режиме покоя.

v=2 (астатическая САУ с астатизмом второго порядка)

с0=0 с1=0 с2≠ 0 с3≠ 0 …, такая система не будет иметь ошибок не только в режиме покоя, но и при линейно-нарастающем сигнале

К сожалению, этот способ также снижает запасы устойчивости САУ. Действительно:

По критерию Найквиста системы при v=0, v=1 могут быть как устойчивыми так и не устойчивыми, но при v=2 они становятся не устойчивыми при любых коэффициентах К.

3. Повышение точности САУ с использованием принципов комбинированного управления.

Принцип комбинированного управления состоит в том, что в дополнение к принципу обратной связи реализуется принцип управления по возмущению.

Здесь сочетается (комбинируются) оба названных принципа:

- Управление по возмущению (за счет измерения возмущения v(t) и выработки дополнительного управляющего сигнала компенсирующего действия возмущения);

- Управление по отклонению или принцип обратной связи реализуется за счет главной отрицательной обратной связи и сигнала рассогласования и регулятора.

Рассмотрим следящую систему с комбинированным управлением и найдем передаточную функцию обычной системы эквивалентной по точности.

Для этого приравняем их передаточные функции.

(1)

Из (1) после некоторых преобразований можно получить:

(2)

Как видно из последнего выражения, при:

(3)

wэ(s)=∞

Условие (3) называется условием полной инвариантности.

Это означает, что ошибка рассматриваемой комбинированной следящей системы будет равна 0 в любых режимах работы поскольку:

Достоинство принципа комбинированного управления в том, что он не изменяет (не ухудшает) устойчивости и качества переходных процессов. Однако, реализовать точно условие полной инвариантности практически невозможно.

ПРИМЕР

Пусть:

Найдем:

Структурная схема такой комбинированной следящей системы имеет вид:

Итак, чтобы точно реализовать условие полной инвариантности в нашем примере необходимо:

• реализовать канал I (тахогенератор)

• реализовать канал II (это 2-ая производная от угла)

• реализовать канал III (это 3-ая производная от угла)

Точно это сделать практически нельзя. Кроме того, в реальных САУ имеется множество нелинейностей, которые мы не учитывали при выводе условия полной инвариантности.

Поэтому часто используют частично-инвариантные САУ, т.е. САУ не имеющие ошибок лишь в некоторых режимах.

Тема: Основы робототехники

1. Основные термины и определения
2. Принципы построения манипуляционных роботов
3. Критерии качества манипуляторов
4. Критерии качества систем управления роботов

1. Основные термины и определения

- Робот – универсальное средство автоматизации, которое можно быстро (гибко) перепрограммировать на выполнение новой работы.

- Робототехника – область науки и техники, связанная с разработкой и реализацией роботов и роботехнологических комплексов на их основе.

- Манипулятор – кинематическая цепь из “n” элементов (звеньев) шарнирно связанных между собой попарно в суставах (сочленениях) так, что первое звено (стойка манипулятора) неподвижна, а последнее - заканчивается рабочим органом (схватом, сварочными клещами, резаком, плазменной горелкой, пульверизатором и др.).

- Схват манипулятора – некоторое устройство способное захватывать и удерживать при перемещении объект манипулирования (заготовку, инструмент и т.д.).

- Рабочий объем манипулятора – область пространства, в котором возможно захватывание и перемещение объектов манипулирования.

- Сенсорика робота – совокупность датчиков информации о внутреннем состоянии робота и состоянии внешней среды, используемая для формирования законов управления.

- Система управления робота – это САУ, как правило иерархическая, цифровая, многомерная (по числу звеньев манипулятора n), многоконтурная, с переменными параметрами, которые меняются в широком диапазоне в темпе движений схвата в рабочем объеме.

- Система координат робота – это система отражающая форму рабочего объема (прямоугольная, цилиндрическая, сферическая)