TREiTsem4wyk6, Podstawy automatyki
[ Pobierz całość w formacie PDF ]Korekcja układów regulacji
Powszechnym sposobem wpływania na jakość procesów regulacji jest wprowadzenie urzą-
dzeń (członów) korekcyjnych. W przeważającej większości przypadków niezbędne jest
umieszczenie takiego urządzenia w pętli sprzężenia zwrotnego po to, aby uzyskane w ten spo-
sób właściwości układu otwartego, tj. połączenie urządzenia korekcyjnego i obiektu, dawały
pożądane cechy procesu regulacji w układzie zamkniętym.
b)
a)
(
)
(
)
(
)
(
)
−
−
Rys. 1. Sposoby korekcji ze względu na usytuowanie
członu korekcyjnego w układzie regulacji:
a) korekcja szeregowa,
b)korekcja równoległą,
c) korekcja w dodatkowym sprzężeniu zwrotnym
(
)
c)
(
)
−
1
Spośród stosowanych rodzajów korekcji wyróżnia się trzy główne działania: proporcjonal-
ne P, całkowe I, różniczkowe D oraz ich kombinacje. Są nimi:
-
korekcja proporcjonalno-całkowa PI,
-
proporcjonalno-różniczkowa PD
-
proporcjonalno-całkowo-różniczkowa PID.
Działanie proporcjonalne P zapewnia realizację elementarnego celu regulacji, jakim jest
zmniejszenie ustalonego uchybu regulacji. Jest jednak działaniem dość niepewnym, gdyż przy
wzroście wzmocnienia zapasy stabilności szybko maleją.
Korekcja całkowa I wprowadza astatyzm, z czym się wiąże osiągnięcie elementarnego celu
regulacji – likwidacji uchybu ustalonego. Ma jednak zasadniczą wadę, jaką jest bardzo duże
zmniejszenie wzmocnienia dla większych częstotliwości, a co za tym idzie ograniczenie szero-
kości pasma przy wprowadzeniu docelowego przesunięcia fazowego, równego −
2
, powo-
dując pogorszenie warunków stabilności. Z tych powodów samo działanie I jest rzadko stoso-
wane. Znacznie lepszy efekt daje działanie PI, łączące zalety działania I, zapewniające astatyzm
oraz działania P, które nie wprowadza przesunięcia fazy i nie ogranicza pasma dla większych
częstotliwości. Układ staje się dokładny i stosunkowo szybki.
Działanie różniczkujące D ma cel wyłącznie korekcyjny, gdyż nie zapewnia likwidacji uchy-
bu. Podobnie, jak w przypadku korekcji całkowej, korekcja D nie występuje samodzielnie, lecz
2
wraz z działaniem P. Struktura PD jest członem korekcyjnym w zakresie większych częstotli-
wości. Powoduje zwiększenie zapasu stabilności i wobec tego umożliwia rozszerzenie pasma
przenoszenia układu regulacji poprzez zwiększenie wzmocnienia działania proporcjonalnego
P . Układ staje się szybszy, przy czym człon korekcyjny PD nie wpływa na właściwości układu
w stanie ustalonym w sposób tak znaczący jak działanie struktury PI.
Przedmiotem wykładu będzie zastosowanie wy-
branych struktur układów korekcyjnych umiesz-
czonych kaskadowo (szeregowo) przed obiektem.
Będą nimi układy korekcyjne o parametrach:
(
)
(
)
−
-
nastawialnych - regulatory
-
nienastawialnych - korektory
3
1. Korekcja szeregowa układów regulacji z zastosowaniem korektorów
Korekcja szeregowa polega na doborze członu korekcyjnego zapewniającego uzyskanie
wymaganej transmitancji wypadkowej układu otwartego.
Rozróżnia się trzy rodzaje korekcji szeregowej:
1. Wprowadzenie tłumienia jednakowego dla wszystkich wartości częstotliwości, tzw. korek-
cja typu proporcjonalnego z korektorem o transmitancji
=
(1)
Pozwala ona na zmianę wzmocnienia układu otwartego.
2. Wprowadzenie przy dużych częstotliwościach tłumienia za pomocą członu opóźniającego
fazę (lag compensator), tzw. korekcja proporcjonalno-całkowa (PI), polegająca na zasto-
sowaniu członu korekcyjnego o transmitancji
=
+1
+1
,gdzie>1
(2)
4
3. Zmniejszenie opóźnienia w pobliżu punktu przecięcia modułu za pomocą członu korek-
cyjnego przyśpieszającego fazę (lead compensator), tzw. korekcja proporcjonalno-
różniczkowa (PD), polegająca na zastosowaniu członu korekcyjnego
=
α
+1
+1
,gdzie>1
(3)
4. Wprowadzenie korektora łączącego cechy korekcji PI i PD, czyli korekcja przyśpieszająco-
opóźniająca (lead-lag compensator), polegająca na zastosowaniu członu korekcyjnego o
transmitancji
=
+1
α
+1
+1
,gdzie>1
(4)
+1
W procedurach syntezy korektora układu regulacji wyróżnia się dwa podejścia.
Pierwsze polega na wyborze typu prostego korektora
() o określonej strukturze, spo-
śród pokazanych na rys. 2, wyznaczeniu wartości jego parametrów i w rezultacie uzyskaniu
skorygowanej, wypadkowej transmitancji układu otwartego
()=
()
()
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]