Построение границы устойчивости АСР
При анализе устойчивости одноконтурной АСР, включающей объект и ПИ-регулятор, в первую очередь необходимо выяснить, в каких пределах можно варьировать параметры его настроек и для каждой с возможных частот получить расходящийся переходный процесс регулирования. Иначе говоря, в плоскости параметров и (более удобно - и ) определяется область, в которой все комбинации настроек дают устойчивые затухающие переходные процессы. Передаточная функция ПИ-регулятора:
Эквивалентная передаточная функция замкнутой АСР по каналу регулирования: (10) Характеристическое уравнение замкнутой АСР: (11) Если оценивать устойчивость замкнутой АСР с применением критерия Найквеста-Михайлова, то задачу снова необходимо перевести в частотную область. Тогда получим: , (12) где - действительная часть КЧХ ПИ-регулятора; - мнимая часть КЧХ ПИ-регулятора. Отсюда можно получить выражения для определения настроек, соответствующих границе устойчивости АСР:
(13) Каждому значению круговой частоты w соответствует пара значений параметров настройки и . Для данной АСР граница области устойчивости должна располагаться в верхней полуплоскости параметров. При увеличении запаздывания площадь области устойчивости должна резко сокращаться. Критерий Найквиста-Михайлова дает возможность определить устойчивость замкнутой системы по виду АФХ системы в разомкнутом состоянии. Различают формулировку критерия для тех случаев, когда система в разомкнутом состоянии устойчива и неустойчива. Для первого случая критерий устойчивости формулируется таким образом: система автоматического управления, устойчива в разомкнутом состоянии, будет устойчива в замкнутом состоянии, если АФХ разомкнутой системы не охватывает точку на комплексной плоскости с координатами (-1,j0). Построим границу устойчивости АСР:
Рисунок 2 граница устойчивости АСР |