y(t)

А'

t

Т'

Рис. 1.10. Переходная характеристика устойчивогоИавтоколебательного процесса

Если на систему подавать сигналД, частота которого может совпадать с частотой собственных колебанийАсистемы, то в системе м огут

возникать резонансные явления, может произойти скачок амплитуды. В общем случае при приложениибвнешних периодических воздействий возникает наложение со ственных и внешних колебаний. При увеличении амплитуды внешнихивоздействий может произойти срыв автоколебаний собственной частоты, и система переходит на частоту внешних колебан й. Такой режим работы нелинейной системы называется синхронныйС. Важна также скорость приложения внешнего воздействия. При скачкообразном воздействии может быть такое перерегулирование, что выводит систему в совершенно другую область притяжения и с другим режимом, по сравнению с тем случаем, когда такое же по величине воздействие было бы подано плавно.

1.6. Примеры нелинейных автоматических систем

Рассмотрим в качестве примера нелинейной системы автоматическую систему стабилизации напряжения с нелинейным управляющим устройством (рис. 1.11). Регулируемой величиной является стабилизированное напряжение UН на сопротивлении RН. Для сглаживания пульсаций напряжения U0, создаваемых регулирующим транзистором T, работающим в ключевом режиме, между транзистором T и нагрузкой RН включен LC-фильтр с нулевым диодом D.

19

Рис. 1.11. Релейная автоматическая система стабилизации напряжения

Управляющим устройством является триггер Шмитта, реализуе-

поступает разность задающего напряжения UИЗ и регулируемой величины UН. При достижении разности этих напряжений пороговых значений переключения триггера U2 и U1 последний изменяет состояние на своем выходе, переключает регулирующий транзистор поочередно в режимы

мый на операционном усилителе, статическая характеристика которого

имеет форму петли гистерезиса (рис. 1.12, a). На вход триггера Шмитта

отсечки и насыщения. Форма выходногоДнапряжения системы стабилизации показана на рис. 1.12, б. Размах пульсаций U выходного напря-

жения определяется шириной зоны гистерезиса релейного элемента –

Рис. 1.12. Характеристики системы стабилизации напряжения

Еще одним примером нелинейной автоматической системы является следящий гидропривод – это регулируемый гидропривод, в котором закон движения выходного звена (вала гидромотора или штока гидроцилиндра) изменяется в зависимости от управляющего воздействия. На рис. 1.13 представлена упрощенная принципиальная схема следящего гидропривода одноковшового экскаватора, представляющего собой автоматическую систему, работающую по отклонению.

20

Рис. 1.13. Принципиальная схема следящего гидропривода

Для достижения заданного положения штока исполнительного

тель ЭУ 2, где сравн вается с заданным значением uзад. Далее ошибка регулирования u ус л вается, и управляющий ток iзол подается на обмотку электрогидрораспределителя ЭГР 3. Посредством электро-

магнита золотник распределителя перемещается в нужное положение, направляя поток рабочей жидкости в нужную полость гидроцилиндра 4. Скорость перемещения штока исполнительного гидроцилиндра пропорциональна номинальной подаче рабочей жидкости QН от гидронасоса 5, приводимого валом отбора мощности 6 от двигателя внутреннего сгорания экскаватора. В качестве задатчика З может использоваться джойстик, преобразующий перемещение управляющего рычага в сигнал uзад, пропорциональный требуемому перемещению штока гидроцилиндра.

Нелинейность в системе возникает из-за электрогидрораспределителя, золотник которого имеет три положения: +xзол – жидкость поступает в штоковую полость гидроцилиндра, –xзол – жидкость посту-

21

Ярким примером существенно нелинейных систем могут быть автоматические системы с релейным исполнительным механизмом, системы, в которых учитываются зазоры, люфты и конструктивные ограничения величин.

22