13-5. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИЕМЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССА РЕГУЛИРОВАНИЯ

К специальным приемам повышения качества процесса регулирования можно отнести использование регулирования по отклонению и управляющему воздействию (комбинированные системы), использование двух или более источников информации об одной величине, использование измерения начальных отклонений и др. Комбинированные системы рассматриваются в следующем параграфе. Остановимся на других приемах повышения качества процесса регулирования.

а) Системы с различной реакцией на управляющие и возмущающие воздействия. Системы с условной обратной связью

Во многих системах (в частности, в следящих системах) возникает следующее противоречие: медленно меняющийся входной сигнал с высоким уровнем помех требует узкополосной медленно действующей системы (эта узкополосная система может быть, например, оптимальной, синтезированной по минимуму среднеквадратичной ошибки). В то же время система должна парировать сильное возмущение со стороны выходных звеньев. Для противодействия этому возмущению система должна быть быстрореагирующей, а следовательно,

Рис. 13-14. Схемы системы с различной реакцией на управляющие и возмущающие воздействия.

широкополосной. Самое простое решение можно сформулировать так: спроектировать широкополосную систему, имеющую желаемую реакцию на возмущение, а входной сигнал подвергнуть предварительному сглаживанию с помощью фильтра с передаточной функцией например,

Схема такой системы изображена на рис. 13-14,а. Система имеет следующие передаточные функции:

для управляющего сигнала

для возмущения

Однако чаще всего сигнал недоступен для измерения, а измеряется только сигнал При этом представляет ошибкой . В таких случаях фильтр можно поставить только на пути сигнала т. е. поместить его в замкнутый контур со всеми вытекающими отсюда отрицательными влияниями на качество процесса регулирования. Для исключения влияния фильтра на динамичен ские свойства контура введем дополнительную обратную связь с выхода системы на выход фильтра (рис. 13-14,б). Подберем теперь так, чтобы передаточные функции системы стали такими же, как у системы а [формулы (13-7) и (13-8)]. Иначе говоря, выберем и «выведем» фильтр из замкнутого контура, т. е. превратим схему в схему а.

Передаточная функция схемы для управляющего сигнала

Передаточная функция для возмущения (определяется по схеме рис. 13-14, в)

Для того чтобы эти передаточные функции стали равными передаточным функциям (13-7) и (13-8), необходимо положить

Пусть, например,

тогда

и ее всегда можно реализовать.

Иногда выходной сигнал х также недоступен измерению. Тогда для компенсирующей обратной связи можно использовать производные сигнала х или какие-либо другие сигналы выходных звеньев. Сигнал обратной связи после можно подключать не только к выходу, но и ко входу фильтра. Наконец, сигнал можно подключать к фильтру не сразу, а после его преобразования какими-либо звеньями. Для всех этих случаев будут свои условия (13-11) выбора Нужно только иметь в виду, что для получения раздельной реакции на в такой форме, в какой она здесь получена, возмущение должно быть приложено к контуру, образованному компенсирующей обратной связью Это позволяет

Рис. 13-15. Схема системы с двухканальным прохождением управляющего сигнала.

пропустить возмущение по двум параллельным каналам: с суммарной передаточной функцией, равной единице (рис. 13-14,в). Бели возмущение приложено вне упомянутого контура на схеме рис. 13-14, б), то желаемый эффект достигнут не будет.

Сходные по идее результаты получаются в системах с условной обратной связью. На рис. 13-15 показана схема, где управляющий сигнал проходит по двум каналам и и подключается к системе в двух точках. Непосредственно из схемы следует, что передаточная функция для возмущения равна:

Передаточная функция для управляющего сигнала

Если теперь потребовать, чтобы то получим:

Как видно, для возмущения система замкнута [передаточная функция (13-12)], а для управляющего сигнала — разомкнута, поскольку она имеет передаточную функцию (13-13). Этим и объясняется термин условная обратная связь.

Пусть, например, схема представляет собой следящую систему, где

возьмем

Тогда при условной обратной связи

Система будет воспроизводить и усиливать входной сигнал, как и замкнутая следящая система, за исключением только отсутствия однозначного соответствия между значениями входной и выходной величин в установившемся режиме. Как элемент более сложного контура регулирования такая система будет функционировать нормально.