СИНТЕЗ НЕЛИНЕЙНЫХ САУ С ШИРОТНО- И
ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
В данной главе проводится детальная проработка общей схемы решения задачи синтеза импульсных САУ применительно к системам управления с широтно- и частотно-импульсной модуляцией, содержащим
как линейные, так и нелинейные объекты управления. Рассматривается получение рекуррентных аналитических выражений, определяющих
интегралы целевых функций САУ с ШИМ и ЧИМ, позволяющих алгебраизировать решение задачи параметрического синтеза систем указанных классов произвольных структур и порядков.
4.1. САУ с широтно-импульсной модуляцией
Системы автоматического управления с широтно-импульсной модуляцией нашли широкое применение в технике, в частности системы
данного класса, используются в электроприводах различного назначения. Системы управления с широтно-импульсной модуляцией напряжения, подаваемого на якорь исполнительного двигателя, представляют
собой одну из широко применяемых на практике реализаций генераторного метода регулирования скорости вращения изменением среднего напряжения якоря путем регулирования длительности импульсов напряжения. Такой способ управления дает возможность использовать
исполнительные двигатели с большим моментом вращения в течение
короткого промежутка времени, что явно предпочтительнее применения двигателей с малым моментом вращения в течение более длительного времени. Кроме того, в электроприводах с ШИМ легко ограничить
величину момента вращения, развиваемую исполнительным двигателем, причем это требование подчас является определяющим для многих
систем, поскольку в противном случае может произойти разрушение
элементов САУ. Также следует отметить высокую помехоустойчивость
систем рассматриваемого класса. Влияние помех на САУ с ШИМ менее
существенно, чем в классических системах, так как случайные вариации амплитуды мало влияют на информацию передаваемую в виде широтно-модулированного сигнала.
Наряду с отмеченными выше достоинствами систем с ШИМ, им присущи и некоторые недостатки. Исполнительный двигатель, работающий в режиме широтно-импульсного управления (за исключением импульсного двигателя), имеет пульсирующий момент вращения, и его
перегрев, так же, как и механические напряжения элементов достаточно высок. Кроме того, как отмечалось выше, синтез параметров регуляторов систем с ШИМ представляет собой сложную задачу в силу нелинейного характера преобразования сигнала модулятором. Поэтому, как
правило, при решении практических задач традиционными методами
синтеза широтно-импульсный характер сигнала не учитывается, что
несомненно сказывается на достоверности исследуемой математической модели реальной САУ и точности получаемого решения.
Во второй