Бесекерский, страница 7

1.18). Основной смысл их ввелепия в автоматические системы состоял в освобождении измерительного устройства от нагрузки на его выходе. В современных автоматических системах преимушсствепио используются элсктронныс и микроэлектроипые молуляторы. Они широко примспяготся для управления электрическими двигателями и приводами летатслыпях аппаратов, для стабплизапии напряжения в электрических сетях и н ряде других случаев. 11а рис.

1.23, а н качестве примера изображена схема импульсного стабилизатора напряжения. Папряжеиис псрвичпого источника зпсргип (например, аккумуляторной илп солнечной батареи) (г„преобразуется ключевым элсмсптом КЭ в последовательность модулированных по ш при по импульсов У~ (рис. 1,23; 6). Изме пеиис времени замкну гого состояния к.почсвого элсмспта и тем самым ширины импульсов т осуществляется схемой управления, гостояшсй из широтио-импульсного модулятора (ШИ М) и сравиивагошсго устройства. Последнее сравнивает фактическое значение сглаженного фильтром Ф папряжсния па нагрузке 0„(управляемая величипа) с эталонным значением (г, (задаюпгсс воздействие) и определяет ошибку Л(l = (г, — !)„. Если ЬУ > О, то пшрипа импульсов па выходе 1ПИМ увели ~пвается, в результате чего увеличпваегся время замкнутого сосгояппя клгочевого элемента и тем самым длительпосги импульсов т.

При Ь0 < О длительпость импульсов т, наоборот, уменьшается. В качестве к:почсвого элсмевта может быть использован, папримср, силовой транзистор. В отли ше и г стабилизаторов напряжения пепрсры алого действия, в которых всеь избыток энергии преврашается в тепло, здесь от первичного источника очбирастся столько энерпш, сколько необходимо потребителю.

Поэтому и козффиписпт полезного действия у импульсных стабилизаторов значительно выше. 26 Общие сведения о системах автоматического управления При шпротпо-импульсном управлении скоростью вращения электрического двигателя не только экономится эпсргия, но и обеспечивается плавпость хола на малых (так цазьшаемых «ползучих») скоростях. Это объясняется слелующиьь При непрерывном управлепии для обеспечения малой скорости па двигатель необходимо подавать небольшое панряжеиис, сопоставимое с папряжсцисм трогания лвв ачк ля. Поэтому вращение происходит рывками. При широтно-импульсном управлении па лвпгатсль поластся максимальное напряжение, но в тсчепис иеболшпого промежутка времени т.

В разделе ПП будет показано, что пшротпо-импульсный модулятор в отличие от амплитудно-импульспого модулятора является нелинейным звеном. Поэтому и система с широтно-импульсной модуляцией становится нелинейной дискретной. К дискретным системам относятся и системы автоматического управления в тех случаях, когда в замкнутый коптур системкя вклк>чается цифровое еычислиглельиое устройство. Это устройство бывает необходимо в тех случаях, когда, цацрпмср, измерительные приборы в системе управлсппя пс могут измерить пспосрелстаецпо отклопсп ис управляемой вел и чипы о г требуемого (программцого) значения, а оно лалжцо вычисляться по ш~рсдслси~пям формулам через показапия измерительных приборов.

В других случаях цифровое устройство может служить лля вычисления ие только отклопепия, по н самого программпого значения управляемой величины, по каким- либо критериям наилучшего качества работы лапцой сисгсмы, а также лля формирования алгоритма управления. Цифровое устройство может выполнять и лрупке весьма раанообразн ыс функции.

Система управления в этих случаях буле1 работать как дискретная, потому гго цифровое устройство вылает результат вычисления дискретно, т. с. через некоторые црохп'жутки времени, исобходпмгя лля производства вычисления. Вклккченис цифрового вычис игольного устройства в коитур системы управления сопряжено с преобразованием непрерывных величии в цифровой кол на входе н с обратным преобразованием ца выходе (рис. 1.24). При этом выходная величина из-за у;пкбгтва тсхпической реализации обы шо формируется в виде последовательности импульсов, молулировацпых по амплитуде плп по шприце. Глава 1.

Виды систем автоматического управления 27 Релейнгяе системы автоматического управления можно отнести, как и имцульсныс, описанные выше, к категории систем прерывистого лействия, но их существенное отличие от импульсных систем заклгочается в том, что рслейныс системы по самому принципу своему являются нелинейными. 1(ело атом, что здесь моменты времени, в которые ироисхолит замыкание и размыкание системы, зарацсс неизвестны; они нс задаются извне, а определяются внутрсгшими свойствами самой системы (ес структурой и величинами сс параметров).

Этим обусловливакгтся н основные специфические особенности динамики процессов управления в релейных системах. В качестве первого примера релейной системы рассмгприм систему г табилизации температуры примерно той жс структуры, как на рис. 1.17, но стем отличием, что вместо имнульсного элемента для управления работой прнвола вп орок н исй поставлено релейное звено — в данном случае поляризованное реле 3 (рис, 1.25). Его средний контакт в зависимости от знака тока в диагонали моста 2, т. е. в зависимости от знака отклонения унраьляеьгой величины О, замыкается с нижним или верхним контактом, включая тогг либо в одну либо в другую обмотку возбуждения лвигатсля, в результате чего получаем либо олпо, либо другое направление лнижспия цп орок на объекте, Из сети в управляемую цепь реле (цепь кои тактов) подастся постоям вос напряжение У = с. Напряжение У, питающее двигатель, изменяется в зависимости от величины тока 1 и диагонали моста цо одному из законов, изображенных на рис.

1.26. Нейтральному положению среднего контакта реле соответствует значение У.- О при малых величинах тока -Ь < 1 < Ь (рис. 1/26, и). При некоторой величине тока 1 = Ь рслс срабатывает, включая напряжение (1 - с в олпу из обмоток двигателя. При обратном направлении тока 1, которое считается отрицательным, будет та жс картина срабатынания нри 1- — Ь, причем то же самое напряжение (1 включается в другую обмотку лвигателя и задает ему другое направление вращения.

Это направление булсм считать отрицав сльным и иозтому напряжение н этом случае будем отмечать знаком минус: У = — с, Интервал -Ь < 1< Ь, где П = О, называется зоной нечувствительности реле. Показанная зависимость выходной величины реле 11 от входной! называется статической характеристикой реле. Кагг известно, неличнна тока срабатывания реле нс совпадает с величиной тока отпуск'шия. При учете этого обстоятельства получаем петлсвую статическуи> харак- теРистикУ (Рис.1.26, б), где Ьз — величина тока сРабатываниа, а Ь, — тока отпУскания. Эта петля аналогична той, которая получается нри гистерсзисцых явлениях. Поэтому и в данном случае ее иазгявают гистерезисной петлей. Если петля ис широ- ка, то сю часто пренебрегают.

28 Общие сведения о системах автоматического управления Зона нечувствительности реле, имеющая место в этих Лвух статических характеристиках, получается в том случае, когда срелппй контакт поляризованного реле обладает нейтральным положением. Если этого нет, то оп булст сразу псрескакиват пз одного крайнего положения в другое (рис. 1.26, в). Это — илсальная релейная характеристика без зоны нечувствительности и без петли, Реальная характеристика реле и в лаппом случае тоже будет иметь петлю (рпс. 1.26, г), половину пшрины которой обозначаем через!х Это — характеристика реле с петлей без зоны нечувствительности, т.

е. без срслпего нейтрального положения. В п)швсдеппом примере в релейную систему входило элскчромагшгтнос рслс, управляющее работой привода двигателя. Олпако к релейным системам управления относятся не только системы, содержащие именно реле, а всякис системы, в составе которых сеть звенья (любой физической приролы), обладающие статическими характеристиками релейного типа, когда выхонпая величина звена изменяется скачкообразно при непрерывном изменении вхояпой величины. При волен тип н шый пример релейной системы, в которой сам управляющий орган работает в лвухпозипиоппом режиме. Это — вибрацнонный регулятор напряженна на клеммах генератора постоянного тока.

Прияпипиальная схема показана па рнс. 1.27. Управляемая величина — напряжение У, При отклопспни напряжения нзменястся ток а обмотке элсктромагн ига. Это создает нзмепспнс тяговой силы элскт- Глава 2, Программы и алгоритмы управления 29 ромагиита.!1ри умеиыисиии яослслией пружина замьнгаст кои та>к ты !х, вьиыиочая лобавоч нос со» рот»влсиис йэ иэ цени возбужлсаия гсиератора.