§ 6.6. СИНТЕЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ КОРРЕКТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
При синтезе последовательных корректирующих устройств различают три способа коррекции, соответствующие трем основным последовательным корректирующим звеньям: замедляющему, форсирующему и интегро-дифференцирующему (см. § 6.2).
Рассмотрим особенности коррекции на примере синтеза простейшей следящей системы (см. пример 5.1), имеющей в разомкнутом состоянии передаточную функцию
Если требования к быстродействию не очень высоки, то запретная зона по точности для л.а.х. располагается в области сравнительно
низких частот мало). В этом случае взаимное расположение исходной и желаемой л.а.х. показано на рис. 6.16, а. Разностная л.а. х. соответствует л.а.х. замедляющего последовательного звена (см. рис. 6.7), имеющего передаточную функцию
где
В результате коррекции замедляющим (пассивным интегрирующим) звеном всегда деформируется низкочастотная часть При этом происходит уменьшение усиления на низких частотах, иными словами, амплитудное подавление на низких частотах. Таким образом, здесь осуществляется амплитудная коррекция САУ.
Рис. 6.16. Взаимное расположение исходной л.а.х. L и желаемой л.а.х. при: а — замедляющем корректирующем звене; б — интегро-дифференцирующем звене; в — форсирующем звене
Разностная л.а.х. соответствует интегро-дифференцирующему звену, если значение частоты увеличивается (рис. 6.16, б). Передаточная функция интегро-дифференцирующего звена
где
В этом случае в результате коррекции деформируется среднечастотная часть л.а.х. и происходит амплитудное подавление на средних частотах, т. е. имеет место также амплитудная коррекция.
При еще большем увеличении (рис. 6.16, в) разностная соответствует последовательному включению форсирующего (пассивного дифференцирующего) звена с передаточной функцией
где и дополнительного усилителя с коэффициентом усиления
При такой коррекции также происходит деформация л.а.х. на этот раз в среднечастотной и высокочастотной областях. Однако главный положительный эффект связан здесь с деформацией фазовой характеристики, которая получает дополнительный положительный сдвиг в среднечастотной области, определяющей в основном запас устойчивости замкнутой системы. Поэтому здесь можно говорить о фазовой коррекции САУ путем создания фазового опережения на средних частотах.
Рис. 6.17. Схема звена с бесконечной полосой пропускания
В чистом виде фазовая коррекция возможна при введении отрицательных фазовых сдвигов и создании фазового отставания, достигаемого за счет звена с бесконечной полосой пропускания (рис. 6.17).
Передаточная функция этого звена
где
Легко видеть, что
т. е.
т. е. это последовательное корректирующее звено не искажает амплитудную характеристику и вносит дополнительный отрицательный фазовый сдвиг. Фазовую коррекцию при помощи такого звена применяют в том случае, когда система содержит слабо демпфированные колебательные звенья.