Догановский С. А.
Параметрические системы автоматического регулирования
БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
ВЫПУСК 485
ЭНЕРГИЯ
МОСКВА
1973
Редакционная коллегия: И. В. Антик, Г. Т. Артамонов, А. И. Бертинов, А. А. Воронов, Л. М. Закс, В. С. Малое, В. Э. Низе, Д. А. Поспелов, О. В. Слежановский, Б. С. Сотсков, Ф. Е. Темников, М. Г. Чиликин, А. С. Шаталов
Догановский С. А. Параметрические системы автоматического регулирования. Москва, «Энергия», 1973. Библиотека по автоматике. Выпуск 465.
В книге изложены основные понятия и особенности реализации поинципа обратной связи с помощью параметров системы, приводящих к параметрическим обратным связям и к построению параметрических систем автоматического регулирования. Книга может быть полезной широкому кругу читателей, так как в ней излагаются главным образом физические идеи, а не математический аппарат теории. Приведены примеры из практики действующих и разработанных систем и устройств автоматики.
Книга предназначена для работников научно-исследовательских и проектных организаций, занимающихся разработкой и освоением современных систем автоматического контроля и управления; может быть также полезной аспирантам и студентам учебных институтов, специализирующимся в области автоматизации производства.
Редактор В. А. Соколова
Редактор издательства Е. Н. Сальников
Технический редактор Л. В. Иванова
Корректор И. А. Володяева
Издательство «Энергия».
Содержание книги
Параметрические системы автоматического регулирования
Предисловие
Введение
Глава первая. Параметрическое регулирование и стабилизация
1. Стабилизация напряжений
2. Стабилизация давления и расхода
3. Стабилизация химического состава
4. Стабилизация мощности ядерного реактора
5. Стабилизация динамических свойств систем автоматического регулирования
Глава вторая. Параметрическое регулирование и адаптация
6. Стабилизация динамических свойств систем автоматического регулирования в изменяющихся условиях работы
7. Стабилизация динамических свойств САР в изменяющихся условиях работы по эталонной модели
8. Параметрическое регулирование и стабилизация САР в присутствии помех. Идентифицируемые модели и адаптивное управление
9. Некоторые применения параметрического управления в промышленных автоматических системах
Список литературы
Предисловие
В настоящее время все большее применение в технике находят устройства и автоматические системы, использующие в основе построения параметрические явления, связанные с изменением параметров их элементов. Такие автоматические системы хорошо известны в инженерной практике, начиная с параметрических усилителей, устройств генерирования и детектирования колебаний в радиотехнике, систем АРУ, АРЧ, стабилизаторов напряжений и токов в электронных устройствах, мостовых схемах переменного тока с автоматическим уравновешиванием в измерительной технике и кончая современными адаптивными системами автоматики, необходимость применения которых возникает в случае изменяющихся условий работы и при отсутствии точной информации о взаимосвязях в сложных современных объектах.
Однако только в последние годы в связи с развитием идей адаптации стала особенно заметно выявляться роль параметрических воздействий и в традиционных автоматических системах, что позволило более полно оценивать их свойства и создавать перспективы для усовершенствования.
В предлагаемой, книге рассматриваются основные понятия о параметрических воздействиях и особенности реализации принципа обратной связи с помощью параметров системы, приводящих к параметрическим обратным связям и построению параметрических систем автоматического регулирования. В связи с производственно-технической направленностью изложения материала основное внимание уделяется детализации идеи параметрического регулирования на практических примерах действующих и разработанных систем и устройств автоматики. Изложение материала в рамках объема книги методически построено по принципу усложнения рассматриваемых вопросов и группируется вокруг двух направлений применения параметрического регулирования: стабилизации состояний (координат) системы или ее динамических свойств (гл. 1) и адаптивного поведения системы для решения задач в изменяющихся условиях работы объекта управления при наличии помех (гл. 2).
Это дает возможность последовательно усложнять материал и математический аппарат, который не выходит, однако, за пределы курса институтов по теории автоматического регулирования. Выбор практических примеров обусловлен, в известной мере, влиянием тематики исследований, проведенных с участием автора.
Другие примеры и материалы исследований, иллюстрирующие действующие устройства или системы параметрического регулирования (например, радиотехнические системы типа АРУ, инвариантные САР с корректируемыми компенсаторами и пр.), не нашли своего отражения в рамках настоящей книги и приведены в библиографии. Книга предназначается для инженеров — специалистов по автоматическому управлению и может быть полезной работникам смежных областей знаний, аспирантам и студентам старших курсов, специализирующимся в области автоматизации производства и измерительной техники.
Автор выражает искреннюю признательность и благодарность канд. техн. наук, доценту Н. А. Озеряному за ряд ценных замечаний при рецензировании рукописи, редактору В. А. Соколовой за большую работу по подготовке рукописи к изданию, всем товарищам и сотрудникам, принявшим участие в разработках многих параметрических систем, приведенных в книге.
Автор
Введение
Влияние параметров на поведение динамической системы и ее свойства давно известно в инженерной практике. Реальная физическая система имеет множество взаимосвязей (переменных), формирующих в целом ее поведение и динамические свойства, но учет всех взаимосвязей невозможен и нецелесообразен, поскольку основные черты поведения системы определяются сравнительно небольшим числом связей, а остальные как второстепенные могут быть отброшены при решении инженерных задач. Учитываемые взаимосвязи образуют систему переменных. Дальнейшее упрощение задачи вызывается необходимостью получения приближенных решений, поскольку часто затруднительно исследовать систему переменных, например, из-за сложности математического аппарата. Переменные, не входящие в систему, образуют множество параметров системы.
С этих позиций развитие теории автоматического управления от первоначальной, находящейся в рамках математического аппарата линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами (параметрами), до теории адаптивных систем управления означает стремление ослабить влияние второго этапа упрощения задачи путем включения все большего числа параметров в категорию переменных системы для более детального исследования свойств объектов -или улучшения возможностей их управления.
Следует различать по крайней мере следующие два вида вопросов при оценках влияния параметров на динамические свойства системы: влияние постоянных (неизменяемых во времени) параметров и влияние изменяемых (переменных во времени или управляемых) параметров отдельных элементов системы.
Первая группа вопросов является традиционной для исследований в теории автоматического регулирования: выбор параметров САР с целью достижения устойчивости или качества регулирования с ломощью -методов D-раэбиения, частотных методов, методов фазовой плоскости. Определенному множеству значений параметров и начальных условий здесь ставится в соответствие фиксированная траектория движения изображающей точки в фазовом пространстве, причем выбор другого множества параметров означает движение по иной траектории с другими состояниями равновесия или установившегося движения (например, предельные циклы). Пример системы второго порядка^ отдельные «листы» фазовых плоскостей с траекториями движения 'изображающей точки которой определяются выбором ряда значений одного из ее параметров. Здесь значению параметра соответствует неустойчивая форма траекторий движения с особой точкой типа «седло» (лист /), выбор значения параметра Пц определяет траектории движения с устойчивой особой точкой равновесия типа «узел».
При разработке такой системы заранее производится выбор подходящего листа и, следовательно, фиксация требуемого значения ее параметра П. Если же значения параметров изменяются во времени, например, непрерывным образом или дискретно (ступенчатое переключение), то поведение системы вовсе не определяется простым переходом изображающей точки с одного листа траекторий на другие, что справедливо лишь для частного случая квазистационарности (малой скорости изменения) соответствующих параметров (вертикальные стрелки рис. 1,а, иллюстрирующие фазовые траектории движения при переключении параметра).
Вторая более сложная группа вопросов связана с исследованиями поведения динамических систем при изменяющихся параметрах, что в существенной мере изменяет общую картину движений исходной системы с постоянными параметрами.
Системы, в которых изменение значений множества ее параметров во времени осуществляется по заранее известным или заданным законам (детерминированного или случайного вида), являются системами с переменными параметрами, в которых возможны параметрические явления генерирования, детектирования и усиления колебаний, используемые в радиотехнических устройствах. Их рассмотрение выходит за рамки настоящего изложения.
Здесь будут рассмотрены динамические системы, в которых влияние изменяющихся параметров определяется не заранее заданными законами, а воздействием отдельных координат (переменных) системы на ее параметры — параметрических обратных связей, вводящих дополнительные нелинейности в исходную систему. Они реализуются с помощью управляющих устройств непрерывного или дискретного (ступенчатое переключение) действия, изменяющих параметры исходной динамической системы в соответствии с задаваемыми законами (алгоритмами) параметрических обратных связей.
Формирование алгоритмов представляет самостоятельную задачу, детализируемую далее при изложении конкретных примеров и систем с параметрическими обратными связями. Во всяком случае мы можем сталкиваться здесь с обычными законами регулирования, например, пропорционального, интегрального, пропорционально-интегрального (ПИ) и других видов, но применяемых с целью улучшения работы для регулирования параметров, что вносит специфические особенности в поведение динамической системы в целом.
Остановимся далее на некоторых определениях, необходимых для понимания последующего изложения. Указанные выше системы, реализуемые на основе использования цепей параметрических обратных связей, определяются как параметрические системы автоматического регулирования, подчеркивающие различие между обычным («силовым», по переменной или координате) и параметрическим воздействиями в системе (Л. 2—4]. Устройством, предназначенным для замыкания цепи параметрической обратной связи, является управляемый преобразователь с двумя входами, который с функциональной точки зрения определяется как нелинейный преобразователь типа НП-2, выполняющий операцию вида z=f(x, у), где х и z — входной и выходной сигналы; у— управляемый параметр. Определения силовой и параметрической обратных связей рассмотрим на примерах простейших систем первого порядка.
Скачать книгу "Параметрические системы автоматического регулирования". Москва, издательство "Энергия", 1973
|
