1.1.3. Примеры дискретных систем

Существуют разнообразные виды дискретных систем [5], которые на практике отличаются друг от друга, прежде всего структурой блока сравнения сигнала в цепи обратной связи с задающим воздействием (рис. 1.9).

В свою очередь, структура блока сравнения зависит от датчиков в цепи ОС. Выбор датчика осуществляется в зависимости от типа исполнительного устройства, преобразующих и корректирующих элементов. Наиболее характерный пример – система с цифровым приводом, которая может применяться для шаговых и электрогидравлических двигателей (рис. 1.10).

Рис. 1.9. Блок сравнения

Достоинство такой системы заключается в том, что отпадает необходимость в декодировании сигналов управления.

Рис. 1.10. Структурная схема дискретной системы с цифровым приводом:

ДКУ – дискретное корректирующее устройство, ДПР – дискретный привод, ММ – механизм машины, ДП – датчик положения (цифровой),

ВС – вычислительное средство

Если в системе используется обычный привод, то дискретная система приобретает следующий вид (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Структурная схема дискретной системы с аналоговым приводом:

ПКН – преобразователь код-напряжение, КУ – корректирующее устройство (аналоговое), АП – аналоговый привод, КДП – кодер датчика положений

В современных системах широкое распространение получили импульсные датчики в обратной связи, которые формируют последовательность импульсов по положению механизма машин. Если для коррекции параметров таких систем используются вычислительные средства, то эти последовательности преобразуются в код.

Дискретная система с импульсным приводом представлена на рис. 1.12.

Характерной особенностью системы является наличие ИЭ (МДИ и ГОН), который преобразует непрерывный сигнал управления в последовательность высокочастотных знакопеременных импульсов.

Рис. 1.12. Дискретная система с импульсным приводом: НЧ1 – непрерывная часть, которая состоит из измерителя-преобразователя, предварительного усилителя, звена коррекции и формирует сигнал управления U_y, МДИ – модулятор длительности импульсов, на выходе которого формируется импульсный сигнал управления U^*_y, ГОН – генератор опорного напряжения, НЧ2 – непрерывная часть, которая описывает свойства силового канала (усилитель мощности, двигатель, механическая передача)

Н

б)

есмотря на большое разнообразие, все импульсные системы по виду структурных схем можно свести к двум типам: система с неразделенной непрерывной частью (рис. 1.13, а) и система с разделенной непрерывной частью (рис. 1.13, б).

а)

Рис. 1.13. Обобщенная структурная схема ИАСУ

К типовым системам импульсного регулирования (ИАСР) относятся разнообразные АСР температуры, концентрации смеси, частоты, напряжения, активной мощности и т.д.

Р ассмотрим импульсную АСР температуры (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Обобщенная структурная схема ИАСР: 1 – объект регулирования,

2 – термодатчик, 3 – мост равновесный, 4 – гальванометр, 5 – падающая душка, 6’, 6” – потенциометр, реостат (между ними гальваноционная вставка – изолирующая вставка), 7 – ДПТ (двигатель постоянного тока) с обмотками возбуждения ОВ1 и ОВ2, 8 – редуктор, 9 – заслонка, 10 – профилированный кулачок, 11 – прижимная пружина, 12 – потенциометр

Объект регулирования (поз.1, см. рис. 1.14) – это некоторый объем, в котором необходимо поддерживать заданную температуру (печь, помещение и т.д.). Нагревательный элемент на рис. 1.14 не показан. Температура регулируется с помощью увеличения или уменьшения притока охлажденного воздуха путем изменения двигателем (ДПТ) угла поворота заслонки 9 – угла φ.

Температура в объеме (печи и т.д.) измеряется с помощью термодатчика 2. Это элемент, сопротивление которого зависит от температуры окружающей среды.

Регулирование температуры осуществляется с помощью импульсного управления двигателем постоянного тока с обмотками возбуждения ОВ1 и ОВ2 (реализована амплитудно-импульсная модуляция). Для задания температуры используется потенциометр 12. Если температура внутри объема (печи и т.д.) соответствует заданной, мост находится в состоянии равновесия. При изменении температуры мост разбалансируется, возникнет электрический ток, и стрелка гальванометра 4 начнет поворачиваться и т.д.

Падающая душка 5 дает коэффициент усиления 10¹⁴ по мощности.

Таким образом, импульсную систему применяют, когда нужно получить значительное усиление по мощности. Также в импульсных системах при некоторых условиях переходные процессы заканчиваются за конечное число импульсов.