Слайд 15.4

Характеристика золотникового

дроссельного усилителя при наличии

Нечувствительности и насыщения

9.2. Устойчивость и автоколебания нелинейных систем

Для нормального функционирования как линейных, так и нелинейных САУ необходимо обеспечить их устойчивость. Однако понятие устойчивости для нелинейных систем существенно сложнее, чем для линейных систем.

Устойчивость линейной системы определяется только собственными свойствами системы и не зависит от величины отклонения. В отличие от этого устойчивость движения нелинейных систем может зависеть от величины начального отклонения. При малых отклонениях движений система может быть устойчивой, а при больших отклонениях – неустойчивой.

Нелинейные системы склонны к автоколебаниям – устойчивым колебаниям с постоянной амплитудой и частотой, возникающим вследствие особенностей собственных динамических свойств самой системы.

Следует отметить, что и линейные системы на границе устойчивости могут иметь склонность к колебаниям. Для этого достаточно, чтобы на границе устойчивости характеристическое уравнение системы имело два сопряжённых мнимых корня. Однако такие колебания не могут быть длительными. Система неизбежно скатывается в неустойчивую или устойчивую области. Поэтому в линейных системах не может быть автоколебаний – устойчивых колебаний с постоянной амплитудой и частотой.

Наличие автоколебаний – характерный признак нелинейных систем.

Автоколебания поддерживаются за счёт энергии системы, а их амплитуды и частоты зависят от соотношения параметров всех элементов замкнутого контура управления.

Если в нелинейной системе автоколебания возникают всегда, независимо от условий работы, то её называют системой с мягким возбуждением колебаний. Когда автоколебания возникают лишь при больших задающих (или возмущающих) воздействиях, то такую систему называют системой с жёстким режимом возбуждения.

9.3. Понятие о многомерных автоматических системах

САУ, у которых под контролем регулятора находится одна физическая величина, один параметр, называются одномерными.

Многомерными (многосвязанными) САУ называются такие взаимосвязанные системы, в которых одновременно управляются несколько физических величин.

Примером многомерной автоматической системы является комплекс автоматической посадки самолётов. В него входят: 1) автоматические системы посадки собственно самолёта; 2) различные автоматические наземные системы. Все эти объекты объединены единой целью – автоматическая посадка самолёта и работают в строгом взаимодействии.

К многомерным системам относятся и такие системы, которые обеспечивают управление несколькими взаимосвязанными физическими величинами одного и того же объекта. Примером такой многомерной системы является автоматическая система управления самолётом. Она имеет системы управления курсом. креном, тангажом. Каждая их этих систем работает на принципе отклонения и имеет все элементы, позволяющие работать самостоятельно. Однако все эти системы управляют одним и тем же объектом – самолётом. Положение управляющих органов (рулей) каждой из систем сказывается не только на управляемой величине своего канала, но и на управляемых величинах других каналов. Например, изменение крена самолёта вызывает одновременно изменение курса и тангажа. Таким образом, все три канала управления оказываются связанными через объект управления.

Другим примером многомерной САУ является САУ ТРД, обеспечивающая управление частотой вращения ротора и температурой газов перед турбиной. Два канала этой двухмерной системы также связана через объект.

Многомерные САУ различают по характеру связей между отдельными контурами управления, которые можно разделить на внутренние и внешние.

Внутренними связями называются такие связи, которые имеют место вследствие влияния внутренних процессов объекта друг на друга. Примером могут служить связи ТРД, имеющего раздельные контуры управления частотой вращения и температурой газов перед турбиной .

На слайде 15.5 регулятор поддерживает заданное значение температуры за счёт изменения сопла . Регулятор воздействует на двигатель за счёт изменения расхода топлива. Эти связи обусловлены построением двух контуров управления и показаны сплошными линиями. Однако, кроме того, расход топлива изменяет не только частоту вращения, но и температуру газов перед турбиной, а изменение площади сопла воздействует не только на , но и на частоту вращения.

Эти связи не предусмотрены структурой системы управления, но объективно существуют как следствие процессов, происходящих внутри двигателя. Указанные связи являются внутренними и обозначены на слайде штрихпунктирными линиями.