Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования (1972) (1151987), страница 60
Текст из файла (страница 60)
При наличии модулированного сигнала и при необходимости использования звеньев последовательного типа приходится устанавливать в канале переменного тона фазочувствительный демодулятор. После выпрямления и фильтрации сигнала от высших гармоник в этом случае появляется возможность ввести звено последовательного типа. Схема введения звена последовательного типа изображена для этого случая на рис. 10.2. Модулированный сигнал переменного тока поступает иа фазочувствительпый демодулятор ФД, затем после выпрямления на фильтр Ф и далее на последовательноо корректирующее звено ПЗ. В случае необходимости вести дальнейшее усиление на переменном токе после последовательного звена устанавливается модулятор М. Однако такой путь часто связан с серьезным ухудшением динамических свойств системы вследствие нлияния дополнительных постоянных времени фильтра, устанавливаемого на выходе демодулятора.
Звенья параллельного типа удобно применять в тех случаях, когда необходимо осуществить сложный закон регулирования с введением ннтегра- 267 З 1021 последовАтельные КОРРектпРующие звенья лов и производных ог сигнала ошибки. Примером атому может служить рассмотренный в предыдущей главе случай использования изодромпых устройств.
Обратные связи находят наиболее широкое применение вследствие простоты технической реализации. Это обьяспяется тем обстоятельством, что на вход обратной связи поступает сигнал сравпителько высокого уровня, часто даже непосредственно с выхода системы регулирования, промежуточного серводвигателя или выходного каскада усилителя. Другое не менее важное обстоятельство заключается в том, что корректирующие устройства Рис.
10.2. различного типа оказывают различиое влияние на содержащиеся в системе нелинейности. Если обратная связь охватывает участок канала регулирования, содержащий какую-либо нелинейность, например силы трения, люфт, вону нечувствительиости и т. п., то влияние этой нелинейности на протекание процессов в системе ретулировапия меняется существенным образом. Отрицательные обратные связи имеют свойство уменыпать влияпие нелинейиостей тех участков цепи регулирозапия, которые ими охватываются.
Так как практически все системы регулирования содержат те или иные нелинейности, ухудшающие качество регулирования, то использование корректирующих устройств в вкде отрицательных обратных связей, как правило, дает возможность добиться лучших результатов по сравнению с другими типами корректирующих устройств. Аналогичным образом отрицательные обратные связи дают значительно лучший эффект в тех случаях, когда вследствие воздействия виешяих факторов (время, тезшература и т. и.) меняется коэффициент усиления какой-либо части цепи регулирования, охватываемой отрицательной обратной связью. 5 10.2. Последовательиые корректирующие звеиья Корректирующие звенья последовательпого типа могут составляться из различных по своей физической природе элементов — электрических, механических, гидравлических и т.
д. Наиболее просто такие звенья могут быть составлены из электрических В-, С- и Ь-элементов. Электрические последовательные звенья имеют самое широкое распространение в системах автоматического регулирования, поэтому в дальнейшем они будут рассмотрены в первую очередь. Последовательные звенья из Л-, С- и 7-элементов часто называют пассивными последовательными корректирующими устройствами, так как они не содержат источников электродвижущих сил. Существует весьма большое количество пассивных последовательных звеньев.
В некоторых книгах и справочниках приводятся таблицы, содержащие схемы десятков и даже сотен звеньев различного вида. Обычно пассивные последовательные звенья могут быть представлены в виде обобщенной схемы, изображенной на рис. 10.3. улучшение ЕАЧРОТВА пРОцессА РегулнРОВАния )гв.
! Функции 2! (р) и 2« (р) представляют собой сопротивления участков цепи, записанные в операторной форме. Влияние предыдущего и последующего звеньев па работу последовательного корректирующего звена может быть учтено введением сопротивления выхода источника сигнала Лв и сопротивления входа Л„.
С учетом введенных сопротивлений передаточная функция последовательного звена будет Лвхг(Р) Иг ( ) ~'в(Р) Яв РХ«(Р) Е (Р) )т Т ( , явяв(Р) в )- И ! Р) г )) В идеализированном случае, когда ˄— +О, а Л,— воз„форму!!а (10.11) приобретает вид (10.11) (10.12) Передаточная функция (10,11), как правило, соответствует звеньям с более плохими корректирующими свойствами по сравнению с (10.12). В табл. 10.1 приведены основные типы последовательных пассивных злектрических корректирующих звеньев в соответствии с формулами (10.11) и (10.12).
Пассивные дифференцирующие звенья подавляют ниакие частоты и вносят положительный фазовый сдвиг. Подавление низких частот обычно недопустимо, так как снижает результирующий общий коэффициент усиления и увеличивает ошибки системы регулирования. Если восстановить на низких частотах прежний коэффициент Л усиления введением дополнительного усиле— 1 и ния )гввв бв, то передаточная функция а звена совместно с дополнительным усилителем будет ( (! -) гы»Т!) ()+)»ввТ«) ( Т! Тв Т! «(10 14) вв !ю ()+г!»Тг) (! —,, гыТ«) ! Тг ~ Т«Тв Тв Фагосдвигающие звенья вносят отрицательный фазовый сдвиг при равенстве единице модуля частотной передаточной функции, ( И'„, (Тю) ) = 1, что соответствует прохождению гар»панического сигнала любой частоты без изменения его амплитуды.
Такое звено обладает свойством усилнРас. !0.3. вать высокие частоты в Т!)Тв раз. Асимптотическая л.а.х. етого звена может быть получена из л.а.х., изображенной в табл. 10.1, поднятием ее паралчельно самой себе до совпадения левой горизонтальной аснмптоты с осью абсцисс. Л.ф.х. остается без изменений. Пассивные интегрирующие звенья подавляют усиление на высоких частотах и вносят в некотором интервале частот отрицательный фазовый сдвиг. Интсгро-дифференцирующие звенья подавляют усиление в некотором интервале «средних» частот, а вносимый фазовый сдвиг вначале отрицателен, затем с ростом частоты становится нулевым на частоте юв = (Т«Т») в =- (Т,Т,) ". При дальнейшем росте частоты фазовый сдвиг становится положительным.
Подавление усиления в области средних частот происходит в соответствии с относительным значением модуля И'„, (Тю) на «средней» частоте: 269 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЬ2Е КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЗВЕНЬЯ 2 30.21 сх ах й ~а В 3 + й й й 1~ й + й- о. ~а йо +й -йй !1 8 1~ $." 8 й а+ а а й з а Ь а з Ь з а а о о $ а Р а а $Г а -"С 3 — 1 з й й а а й х а й а а ха а аз . а йх а ай х а а а аа з а а й, 4 'з' Ь,~ а а й с~ й + й+ й з а, йД а 1 Ь, з йй Ф йа ~ я а и й з а В В а а а а а з ~ + Ь з с 270 8гл.
!О УЛУЧ!ПЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОПЕССА РЕГУЛИРОВАНИЯ со Ф! -В. Фл" ! !л „+ + !л ! Ф Ь -! '4' о= ! !И +!Й !л ь, ф 3 ! 3 $ Ь. х !-.~=Из -л ! ! ! Ф ! ф х х 3 о о. Ф о ! Ф л! х М о О Ф х + 'а И а Ха !л + х х ! 3 3 лл лл о Ф 6 з з ( лл ! з + з + ! ь,! 3 3 ла ,.- Ьа 3 3 ьа о Ф + + !х 8 о 10.2! съ Я Оъ 2о !! ох оИ й:З и и~х Ф х М Н о о ох х В Е о Ь х о В о 3 3 к 4, хо В ° оЕ Хо В о Т о ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЗВЕНЬЯ 3 ф Э оо ! 9' 272 !Гк.
1О улучшение ЕАчествА пРОцессА Ре!улнРОВАнпя Аюиивибраторы по своим свойствам противоположны консервативному звену и на некоторой частоте (частоте настройки) имеют модуль коэффициента передачи, равный нулю Для .модул14рованного сигнала в настоящее время находят некоторое применение только пассивные последовательные дифференцирующие звенья. Как следует из 6 4.9, такие звенья должны иметь амплитудную частотную характеристику, симметричную относительно несущей частоты. При этом звено должно подавлять несущую частоту (см. рис. 4.30). Отличие пассивного последовательного дифференцнрующего звена заключается в том, что на несущей частоте коэффициент передачи должен быть отличным от нуля подобно тому, как для частотной характеристики аналогичного звена постоянного тока отличен от нуля коэффициент передачи ! ! 1 — 2+ 1 г .г ф--1 * 1 11 А 1 ! 1 1 Л Л с, Рнс.
10.4. Рвс. 10.5. на пулевой частоте (см. табл. 10А). Для атой цели амплитудная частотная характеристика обычного дифференцирующего авена на несущей частоте (см. рнс. 44.30) должна быть смещена параллельно самой себе вверх. В этом случае для модулиронанного сигнала п1 = П14сак 81п Ы с08 е)ьц (10.15) где ю — несущая частота, ю — частота огибающей; частотная передаточная функция для огибающей имеет вид Иг(1 )- — —, -ф—, Тк 10 !иТ1, 1-1-151Т1 1О-151Т., 1.-,517, Табл нца 102 1,5 1О ЗО ЬО 15 40 0,077 0,052 0,034 0,486 0,453 0,420 0,025 0,403 0,226 0,016 0,012 0,386 0,378 О,ИО 0,553 0,010 О, 0,374 О, Параметры Т-образного контура для случая равенства емкостей всех конденсаторов (С, — С, .— - СО = —.- С) могут подбираться в соответствии с табл.
10.2. ТО где СО -= = — коэффициент передачи авена на несущей частоте (О1 =- О). т, Подобное смещение амплитудной частотяой характеристики может быть получено прп помощи схемы суммирования (рис. 10.4). Для этой цели может применнться также расстройка в двойном Т-образном контуре. Схема контура для этого случая изобрагкена на рис. 10.5. з 1о.з] пАРАлляльные коРРектиРующие звенья Сопротивления, входящие в двойной Т-образный контур, вычисляются по формулам ~1 е Л2 ю ЛВ (10.17) еосс 2аеосС 'У' 2еосС Подробнее расчет пассивных дифференцирующих звеньев на несущей частоте приведен в (27, 38).
Последовательные корректирующие звенья могут быть также построены на механических элементах. В табл. 10.3 изображены три основных пассивных звена: дифференцирующее, интегрирующее и интегро-дифференцирующее. Эти звенья построены на пружинах и демпферах. В качестве входной величины используется перемещение х, и выходной — перемещение хз.
Т а б л в К а 10.3 Передаточные функции этих звеньев полностью совпадают с передаточными функциями соответствующих звеньев, приведенных в табл. 10 1„для идеализированного случая (Л, — в 0 и „— со). Параметры элементов можно получить из приведенных в табл. 10.1 формул для электрических звеньев заменой емкостей конденсаторов (С) на коэффициенты сопротивления демпферов (8) и электрического сопротивления (12) на величину, обратную жесткости пружины (с). 5 10.3. Параллельные корректирующие звенья Как уже отмечалось, параллельные корректирующие звенья удобно применять при использовании сложных законов управления, когда наряду с основным сигналом вводятся его производные или интегралы.
18 В. А. Весекерсккз, Е. П. Попов 274 бж 1э улучшкнпе кхчкствА ПРОцкссА РкгулиРОВАния Введение интегралов преследует цель снижения установившейся ошибки. Этот вопрос был рассмотрен в главе 9 в связи с повышением точности систем автоматичоского регулирования посредством использования изодромных устройств. Вводение производных преследует обычно цель обеспечения устойчивости. В этом случае используются звенья дкфференцирующего типа, включаемые параллельно основной цепи. Варианты параллельного включения дифференцнрующих звеньев показаны на рис.
10.6. Получение производной второго порядка при помощи одного звена является затруднительным. Поэтому схема, изображенная а) 7 Ркс. 10.6. на рис. 10.6, б используется редко, Введение второй производной дополни- тельно к первой производной осуществляется обычно по каскадным схемам, изображенным на рис. 10.6, а н 10.6, г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
