При рассмотрении отработки системой управляющего воздей­ствия предполагалось, что возмущения на нее не действуют. На самом деле любая следящая система находится под действием комплекса возмущений. Как правило, из них оказывается возмож­ным выбрать одно, влияние которого является определяющим, В силовой следящей системе таковым является обычно изменение момента нагрузки (сопротивлений). Эти изменения в разных систе­мах могут быть вызваны различными причинами: изменением режима резания в металлорежущих стайках, ветровыми воздей­ствиями в антенно-поворотных устройствах, изменениями моментов трения при качке в установках, смонтированных на качающихся основаниях, и т. д.

При действии на систему, построенную по принципу подчинен­ного регулирования (рис. 6-J и 6-3), возмущения в виде изменения момента нагрузки Мс ошибка при условии, что система может рассматриваться как линейная, определится передаточной функ­цией

Ф(Р)=-А?1Р>. -—:------------------------------------------- —------------------ ,--------- (619)

ДМс(р) I ■ 7>![1 [1 +»' (Р)]

где единица, стоящая в сиде сомножителя в знаменателе, имеет размерность времени.

Входящие сюда передаточные функции разомкнутого контура скорости (р) н разомкнутой системы W (р), при настройке контуров на ОМ определяются соответственно выражениями (6-15) и (6-17), если предположение об отсутствии фильтра иа тахогене­раторе справедливо. Быстродействие обоих контуров зависит от значения суммарной малой постоянной времени контура тока T^t>

Несмотря на то, что как контур скорости, так и контур положе­ння обладают астатизмом первого порядка по управлению, система с пропорциональными регуляторами скорости и положения при возмущении имеет статическую ошибку по углу. Ее значение

(-??_) = 32

ЛЛ-'С / уСТ т и

может быть получено путем подстановки в (6-19) выражений для V» (Р) и W (Р) н р -+ 0.

Статическая ошибка по углу может быть устранена, если на­стройка контура скорости или контура - положения произведена на СО. Для настройки иа СО контура положения РП надо сделать пропорционально-интегральным с {5р. п = 1/(87^/) н тр. п — 16 Тогда

і

W(p)

Подстановка этого выражения и выражения (6-15) в формулу (6-19) приводит к выражению вида

т<р) = ^Л(р), '

где (р) Ц = 1.

Следовательно, низкочастотная асимптота ЛАЧХ, соответствую­щей передаточной функции ЧГ (р), идет под наклоном Н-20 дБ/дек и статическая ошибка системы равна нулю. Диалогичный результат получается при использовании в контуре скорости П//-регулятора с jip. c = 7,/(4Гц/) н с = 87;,.

При прочих равных условиях динамическая ошибка системы при возмущении будет тем меньше, чем выше быстродействие системы. Однако оио ограничено значениями малых постоянных времени (в рассматриваемом упрощенном случае значением 7^/).

Теоретически инвариантность системы к возмущающему воздей­ствию может быть достигнута, если действие на систему возмуще­ния будет полностью исключено за счет компенсирующего сиг­нала, воздействующего на вход какого-то элемента системы.

Пусть в схеме рис. 6-1 компенсирующий сигнал подается иа вход контура скорости. Тогда инвариантность контура скорости как следствие, следящей системы по возмущению была бы до­стигнута, если бы на вход контура скорости (см. рис. 6-3) через компенсирующий канал с передаточной функцией

^K2(P)=1/[V^/3(P)]

был подзн сигнал, пропорциональный моменту нагрузки Л? с.

Если по-прежнему считать, что kp с и №;з (р) определяются соответственно выражениями (6-13) и (6-14), то

Кг (Р) = (2П/Р! + 2Г„іР + I).

При достаточно высоком быстродействии токового контура и отсутствии резких изменений момента нагрузки положительный результат может быть достигнут и без введения производных от возмущающего воздействия при

(р)= 1/Бр. с.

Одна нз основных трудностей при реализации инвариантных к возмущению систем состоит в том, что чаще всего непосредствен­ное измерение возмущения технически невозможно. В этом слу­чае используют методы косвенного измерения возмущения [26]. С этой целью выбираются две измеряемые переменные, такие, что возмущение действует на элемент схемы, находящийся между ними. Возмущение оценивается по разнице этих переменных.

В системе рис. 6-1 напряжение имс> пропорциональное моменту нагрузки, может быть получено на основании информации о токе якоря н скорости двигателя (рис. 6-10). Для участка схемы, вклю­чающего^ в себя измерительные каналы с передаточными функ­циями Wm (р) и Wui (р), можно записать

Лймс = Wl:1 (р) &la - (р) ±-р (Ы, - Шс).

Если выбрать ^и1 (р) = 1, а Wa2 (р) = Тяр, то выходной сиг­нал будет пропорционален моменту нагрузки:

Aw, vi с=шй.

Но на Тг, с которого снимается выходной сигнал второго изме­рительного канала, может быть предусмотрен фильтр с постоян­ной времени ТЛгС. К тому же, практически продифференцировать напряжение Тг можно только в некоторой ограниченной полосе частот. Тогда передаточная функция, которую можно будет реа­лизовать во втором измерительном канале, будет иметь вид

(Р) = (Гд. сР+ікї^И)'

где т — постоянная времени, характеризующая замедление при дифференцировании.

Компенсирующий канал не должен нлиять на работу системы при управлении. Это будет достигнуто при передаточной функции первого канала в виде

^я1 * (7УсР+1)<тр+1) *

В результате преобразования структурной схемы рис. 6-Ю можно показать, что зависимость скорости двигателя от нагрузки при разомкнутом контуре положения будет характеризоваться

Для достижения'полной инвариантности системы к изменению нагрузки было бы необходимо, чтобы за счет звена (р) компен­сировалось замедление, связанное с наличием фильтра на тахо­генераторе, нендеальным дифференцированием и конечным быстро­действием контура скорости:

(р)= (р) (Pi •

Поскольку реализовать это невозможно, введение компенсацион­ного канала может лишь уменьшить значение ошибки в определен­ной полосе частот.

В а. е. передаточные коэффициенты измерительных каналов будут равны Ди1 и Аи*. Коэффициент 6и1 равен передаточному коэф­фициенту датчика тока йд. т. В то же время по определению он представляет собой

^и1 ‘ 1 ‘ ^Afсб/1я. б»

гДе ^Afce — базовое напряжение на выходе схемы измерения мо­мента; ОНО ОПреДеЛИТСЯ КаК Umcб = ^д. тЛі. б = ЬЯшТМл&.

Коэффициент второго канала должен быть сделай равным

1 ’ іЛисб/®б “ ^ ■ /?д тЛ1ді%д c!(fp>U Я. С. б)*

где базовое значение напряжения тахогенератора есть £/д-с<($ =

,==