Динамика непрерывных систем управления с элементами запаздывания в составе корректирующих фильтров

Михаил [Mikhail] Андреевич [A.] Бабочкин [Babochkin]; Олег [Oleg] Сергеевич [S.] Колосов [Kolosov]; Анна [Anna] Александровна [A.] Кузнецова [Kuznetsova]

doi:10.24160/1993-6982-2021-1-76-85

Михаил Андреевич Бабочкин
Олег Сергеевич Колосов
Анна Александровна Кузнецова

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2021-1-76-85

Ключевые слова: элемент запаздывания, помеха, частотные характеристики, корректирующий фильтр, регулятор, система управления

Аннотация

Рассмотрены вопросы применения корректирующих устройств с элементами запаздывания (ЭЗ). Данные фильтры предложены в качестве альтернативы широко используемым в управлении фильтрам высоких частот и низких частот первого порядка.

Показано, что фильтры с ЭЗ позволяют до 30% снизить мощность высокочастотных помех в выходном сигнале регулятора по сравнению с традиционными фильтрами. Причем эти результаты показываются при использовании их в составе замкнутых непрерывных систем.

Проанализированы два варианта включения фильтров, используемых в практике управления. Первый вариант — последовательное включение фильтров в контур управления (применительно к астатическим системам с пропорционально-дифференцирующим регулятором как в линейном, так и в релейном вариантах работы). Второй вариант — использование корректирующего фильтра в местной обратной связи на примере обобщенного представления позиционной приборной следящей системы.

Предложен достаточно простой способ определения параметров фильтров с ЭЗ, обеспечивающих возможность использования традиционных методик синтеза регуляторов в частотной области и оценки их динамических свойств.

Сведения об авторах

Михаил Андреевич Бабочкин

аспирант кафедры управления и интеллектуальных технологий НИУ «МЭИ», e-mail: babochkamisha@mail.ru

Олег Сергеевич Колосов

доктор технических наук, профессор кафедры управления и интеллектуальных технологий НИУ «МЭИ», e-mail: KolosovOS@mpei.ru

Анна Александровна Кузнецова

консультант отдела эксплуатации зданий и сооружений филиала ФКУ «Налог-сервис» ФНС России по ЦОД в г. Дубна, Московская область, e-mail: aleksandrovna393@yandex.ru

Литература

1. Гурецкий Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. М.: Машиностроение, 1974.
2. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М.: Энергия, 1973.
3. Кулаков Г.Т. Инженерные экспресс-методы расчета промышленных систем регулирования. М.: Высшая школа, 1984.
4. Колосов О.С., Кошоева Б.Б. Алгоритмы численного дифференцирования реального времени для задач автоматизации и управления. Новые технологии. // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 2. С. 10—15.
5. Колосов О.С., Подольская И.Е., Кульмамиров С.А., Фон Чжаньлинь. Алгоритмы численного дифференцирования в задачах управления. М.: Издат. дом МЭИ, 2009.
6. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972.
7. Нетушил А.В. Теория автоматического управления. М.: Высшая школа, 1976.
8. Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и реализация. М.: Мир, 1982.
9. Коберниченко В.Г. Расчет и проектирование цифровых фильтров. Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2015.
10. Бабочкин М.А., Колосов О.С., Кузнецова А.А. Снижение мощности высокочастотных помех в сигнале управления автоматических систем гребенчатыми фильтрами // Вестник МЭИ. 2020. № 6. С. 91—100.
11. Li Y., Ang K.H, Chong G.C.Y. Patents, Software, and Hardware for PID Control. An Overview and Analysis of the Current art // IEEE Control Systems Magazine. 2006. No. 2. Pp. 41—54.
12. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификации // Современные технологии автоматизации. 2006. № 4. С. 66—74; 2007. № 1. С. 78—88.
13. Quevedo J., Escobet T. Digital Control: Past, Present and Future of PID Control // Proc. IFAC Workshop. Terrassa, 2000. Рp. 5—7.
14. Astrom K.J., Hagglund T. Advanced PID Сontrol. ISA, 2006.
15. Джури Э. Импульсные системы автоматического регулирования. М.: Физматгиз, 1963.
16. Цыпкин Я.З. Теория линейных импульсных систем. М.: Физматгиз, 1963.
17. Турчак Л.И. Основы численных методов. М.: Наука, 1990.
18. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров. М.: Наука,1967.
19. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984.
20. Вейцель В.А. Теория и проектирование радиосистем радиоуправления и передачи информации. М.: Горячая линия – Телеком, 2018.
---
Для цитирования: Бабочкин М.А., Колосов О.С., Кузнецова А.А. Динамика непрерывных систем управления с элементами запаздывания в составе корректирующих фильтров // Вестник МЭИ. 2021. № 1.