4.1. Теоретические сведения

Основные теоретические сведения о типовых звеньях САУ изложены в разделе "Типовые звенья систем автоматического регулирования, их статические и динамические характеристики" (Часть 2 методических указаний). Поэтому в теоретической части работы необходимо в первую очередь отразить следующие вопросы:

• необходимость введения понятия “типовое звено” в автоматике;

• что понимается под “типовым звеном” в автоматике, основные типы звеньев;

• типы соединений типовых звеньев.

Все типовые звенья линейных систем с постоянными сосредоточенными параметрами делятся на 4 основных типа: умножающие на постоянную величину (масштабные), суммирующие, интегрирующие, дифференци- рующие. В теории автоматического управления рассматриваются как эти 4 основных типа звеньев (не поддающихся дальнейшему расчленению), так и типовые звенья несколько более сложной структуры, чем элементарные, но больше соответствующие реальным элементам (неидеальные интегрирующие и дифференцирующие звенья, идеальное форсирующее звено и т. д.).

Для того, чтобы охарактеризовать элементы автоматики с точки зрения их работы в САУ, выбирается одна величина на входе (Х_вх) и одна на выходе (Х_вых) элемента. Значения этих величин, а также их производных и интегралов определяют инерционность элемента и обуславливают возникновение в нем переходного процесса при изменении входной величины. С другой стороны, эти величины не дают представления о мощности элемента и совершенной им работе.

По завершении переходного процесса устанавливается определенное соотношение между Х_вх и Х_вых (или между одной из этих величин и производными или интегралами от другой), более уже не меняющиеся во времени, то есть наступает установившееся состояние системы.

Статической характеристикой звена системы называется зависимость выходной величины от входной для установившихся состояний процесса.

Элементы автоматики имеют разнообразные статические характеристики, которые, как правило, нелинейны. При использовании же звеньев с непрерывными статическими характеристиками в САУ требуется, чтобы статическая характеристика представляла собой линейную зависимость Х_вых = k · Х_вх, где k – постоянная величина, называемая передаточным коэффициентом или коэффициентом усиления. Линейная статическая характеристика имеет вид прямой, проходящей через начало координат под углом ? = arctg k.

4.2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка представляет собой стенд, на котором собраны 6 типов звеньев электронной автоматики, а именно:

• усилительное (пропорциональное) звено;

• апериодическое звено;

• дифференцирующее звено;

• колебательное звено;

• колебательное звено с декрементом затухания ? = 0;

• реальное дифференцирующее звено со статизмом.

Все типовые звенья собраны из электронных элементов, не отличающихся по своим характеристикам. Использовались:

• постоянные сопротивления с R = 680…700 Ом;

• электролитические конденсаторы с С = 200 мкФ (U_пред = 50 В);

• катушки индуктивностью L = 4,6 · 10^-7 Гн.

Для каждого типового звена на стенде предусмотрено по 4 клеммы, через которые:

• к звеньям подводится электропитание;

• подключаются контрольные измерительные приборы;

• обеспечивается соединение звеньев друг с другом с целью получения более сложных типов звеньев.

Питание типовых звеньев может осуществляться либо постоянным током от блока питания УИП – 2, либо пульсирующим током, получаемым от сети через понижающий трансформатор и мостовую диодную схему двухполупериодного выпрямления. Величина напряжения на входе звена – U_вх = 20…30 В. Для измерения выходного напряжения рекомендуется использовать цифровой вольтметр типа В7-22А, который обеспечивает высокую точность измерений.