Рассмотренные корректирующие звенья имеют в числителе передаточной функции сумму пропорционального, дифференцирующего и интегрирующего слагаемых. Поэтому эти звенья можно представить в виде параллельного соединения звеньев соответствующего действия. Часто именно в виде совокупности таких простейших звеньев они и реализуются. Это иллюстрируется на рис. 5.13 на при-

В системах автомат ческого регулирования в зависимости от вида применяемой коррекции или закона регулирования регуляторы классифицируются на следующие типы:

1) П-регулятор;

2) ПД-регулятор;

3) ПИ-регулятор;

4) ПИД-регулятор.

5.5. Корректирующие звенья в обратной связи

Рассмотрим коррекцию динамических свойств АСР с помощью обратных связей вокруг отдельных частей системы (рис. 5.1, в).

При охвате звена с передаточной функцией WO(p) обратной связью через корректирующее звено с передаточной функцией WOC(p) получим, согласно (2.130), передаточную функцию

108

где «+» соответствует отрицательной, «–» – положительной ОС. Обратные связи помимо отрицательной и положительной делят-

ся на «жёсткие» обратные связи (ЖОС) и «гибкие» обратные связи

(ГОС).

Если измеренное значение регулируемой величины, приходящее к элементу сравнения, пропорционально выходной величине, то такая обратная связь называется «жёсткой», если же измеренное значение пропорционально скорости или ускорению выходной величины – «гибкой».

Поэтому корректирующее звено в «жёсткой» ОС является пропорциональным, а в «гибкой» ОС – дифференцирующим. В статическом установившемся режиме «жёсткая» ОС вносит коррекцию в систему, а «гибкая» ОС – нет, что видно из передаточных функций

109

Рис. 5.14. Структурные схемы звеньев, охваченных обратной связью: а – идеальной «жесткой»; б – идеальной «гибкой» первого порядка

Таким образом, в результате охвата апериодического звена ЖОС его постоянная времени и коэффициент передачи изменятся в (1 KOKОС ), т. е. уменьшаться в случае отрицательной обратной связи

и увеличатся при положительной обратной связи. Поэтому для кор- И

рекции систем применяется в основном отрицательная ОС для уменьшения инерционности.

При охвате идеальной ЖОС интегрирующего звена (2.76) оно становится позиционным апериодическим, что видно из следующей

Практический интерес при этом представляет только отрицательная обратная связь, т.к., согласно (5.40), при положительной обратной связи получается неустойчивое звено. Отрицательная обратная связь вокруг интегрирующего звена широко применяется для снижения порядка астатизма системы и соответственно улучшения ее устойчивости и качества переходных процессов в тех случаях, когда у системы оказывается излишний порядок астатизма. С этой целью, например, часто охватывают жесткой обратной связью электрические и гидравлические двигатели, используемые в качестве исполнительных

110

звеньев управляющих устройств для перемещения органов управления объектами. Без обратной связи эти двигатели представляют собой интегрирующие звенья, если выходной величиной является перемещение.

Реальной ЖОС является связь, имеющая инерционность, т. е. имеющая для коррекции апериодическое звено (см. п. 2.11):

Инерционность реальной отрицательной ЖОС при сохранении принципиальных выводов, сделанных ранее, приводит к увеличению быстродействия за счет замедления роста сигнала ХОС обратной связи

функции звена WЗАМ(p), замкнутого реальной отрицательной ЖОС, повышается на единицу против порядка исходного звена WO(p) при

TОС << 1 и TОС << TО:

где новые параметры передаточной функции KЗАМ и TЗАМ определятся по (5.44) и (5.45)С.

Таким образом, реальная отрицательная ЖОС привела к появлению в числителе передаточной функции WЗАМ(p) дополнительного форсирующего воздействия по производной, как в случае применения реального ПД звена. Данная ОС, как и ПД звено, вносит частотную коррекцию в систему и может рассматриваться как фильтр высоких частот.

Идеальной ГОС (рис. 5.14, б) является связь с идеальным дифференцирующим звеном первого (см. п. 2.11) или второго порядка. Такая ОС называется также обратной связью по скорости или ускорению.

Идеальная ГОС, не влияя на коэффициент передачи охватываемого звена, изменяет коэффициент при операторе Лапласа в знаменателе его передаточной функции WЗАМ(p), например, для исходного апериодического звена (5.20)

111

O

Т. е. постоянная времени звена изменяется на величину KOKОС . При этом отрицательная идеальная ГОС увеличивает постоянную времени, а положительная – уменьшает. В отличие от отрицательной ЖОС применение положительной ГОС позволяет повышать быстродействие без снижения коэффициента передачи звена.

При охвате идеальной ГОС интегрирующего звена (2.76), она, в отличие от действия идеальной ЖОС, изменяет коэффициент переда-

звеном (см. п. 2.11). Инерционность реальной ГОС сказывается на динамике охватываемого звена так же, как и реальная ЖОС, т. е. при

отрицательной ОС инерционностьи повышает быстродействие, а при

положительной – сн жает. Так м о разом, благодаря простоте реализации инерционные обратные связи широко применяются для повышения быстродейств я (форс рования переходных процессов).

Особенно широкое распространение получила реальная ГОС

вокруг интегрирующего звена, которая называется изодромной ОС,

В начале переходного процесса, когда скорость изменения переменных велика, TОС∙p >> 1. Поэтому в первой половине переходного процесса инерционная гибкая обратная связь ведет себя как ЖОС, превращая охваченное ею интегрирующее звено в апериодическое. В результате облегчаются условия стабилизации АСР в целом, и возни-

112