Анализ и синтез систем автоматического управления электроприводами

Общие задачи анализа - исследование САУ ЭП с целью выявления статических и динамических режимов работы. Задача синтеза - нахождение параметров, структур управления и реализаций создаваемых или реконструируемых САУ ЭП.

Реальные САУ ЭП являются нелинейными. При анализе и синтезе прежде всего стремятся линеаризовать нелинейные системы обычными методами, превратив их в линейные, подчиняющиеся принципу наложения и описываемые линейными дифференциальными или разностными уравнениями с применением функции времени или их изображений.

Известно, что, кроме обычных, существуют методы параметрической, статистической и комбинированной линеаризации, которые приводят к упрощениям САУ ЭП, но не обязательно к линейным системам.

Обычно используют следующий порядок синтеза линейных САУ ЭП:

1. Составляется техническое задание;

2. Составляется система дифференциальных, разностных и алгебраических уравнений, описывающих все выбранные элементы и связи как линейные, так и нелинейные (проще выглядят записи в изображениях);

3. Находятся схемы и параметры САУ ЭП исходя из алгебраических уравнений статики. Выбираются жесткие обратные связи (ОС), коэффициенты передачи и усиления, а также источники питания;

4. Проводится линеаризация характеристик элементов обычными методами (если нет данных для линеаризации гармоническим или статистическим методом);

5. Выполняется синтез САУ ЭП в линейном представлении с выбором корректирующих элементов и гибких ОС. Определяются динамические параметры системы;

6. Математическое описание уточняется по результатам синтеза;

7. Строятся заданные переходные процессы с учетом реальных нелинейностей, выявляется допустимость ошибок.

Если линеаризация САУ невозможна, используются методы нелинейной теории. Исследование динамических свойств линейных (линеаризованных) систем может производиться также с помощью передаточных функций (ПФ) отдельных звеньев и систем в целом.

Для удовлетворения заданным динамическим свойствам в систему включают последовательные или параллельные корректирующие звенья, параметры и вид которых определяется приемами синтеза систем. Для синтеза линейной САУ ЭП может быть использован метод логарифмических частотных характеристик. При кусочно-линейной аппроксимации нелинейных характеристик синтез систем проводится на всех линейных участках и используемое корректирующее устройство должно удовлетворять требованиям всех участков характеристик системы.

Если нелинейную систему можно разделить на линейную часть и безынерционный нелинейный элемент, то амплитуда автоколебаний и их частота определяются методом гармонического баланса. Для исследования динамических свойств систем, переходные процессы в которых описываются нелинейными дифференциальными уравнениями, применяются графоаналитические и специальные методы (метод фазовой плоскости, метод приращений ...).