книги из ГПНТБ / Крачино, В. В. Электрорадиоавтоматика на морском транспорте учеб. пособие
.pdfВ общем случае F (а) и N (і, а) являются нелинейными функциями от угла отклонения рамки а и тока і.
Допустим, что функции F и N могут быть разложены в ряды Тэйло ра по степеням малых отклонений Да и Ді от условного равновесного (установившегося) состояния а 0 и і°. Предположим, что при і = і° и не
котором а = а° наступает |
равновесие между |
противодействующим |
F (а) и крутящим N (і, а) моментами рамки, т. е. |
|
|
F (а |
N {i, |
(216) |
=;° |
|
|
Статические характеристики, соответствующие уравнению (216), по казаны на рис. 46. Точки пересечения характеристики F (а) с характе ристиками N (і, а) могут быть использованы в качестве опорных для линеаризации уравнения (215). В дальнейших выкладках за такую точку будет принята точка Q, удовлетворяющая уравнению (216):
|
|
F (а3)° = N (Ц а5). |
(217) |
Для |
упрощения |
записей последующих выкладок будет принято: |
|
аз = |
а 0 и із — і°. |
Согласно изложенной методике считаем изменения |
|
углов отклонения рамки от равновесного состояния а 0 и соответствен ные изменения тока в ней небольшими и в связи с этим полагаем:
і |
= |
і° + Ді; |
а = |
а 0 + Да. |
|
|
(218) |
|
Подставим эти величины в линеаризируемое уравнение (215) |
|
|||||||
Т 2 £ _ ( а ° + А а ) |
4 ( а ° + |
Аа) |
+ |
/ г ( а о + Д а ) = |
|
|
||
dp |
|
dt |
|
^ |
|
|
|
|
или |
= |
N (і° + Ді, |
а 0 |
+ |
Да), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T>d± ^ + r ^ |
+ F(a° + Aa)~N(i<> + Ai, |
а° + |
Да). |
(219) |
||||
Разложим нелинейные функции F (а0 + |
Да) и N |
(і° + |
Ді, а 0 |
+ Да) |
||||
в ряды Тэйлора по возрастающим степеням малых приращений Да и Ді, причем ограничиваемся членами со степенями не старше первой:
F (а0 + Да) = F (а0) + |
( — |
1 |
( d2F |
Д2а + |
|
Да-|---- |
ба2 |
||||
|
,5а |
<х=а° |
2 |
|
|
d3F А3 а |
а = а " |
f (®°)+ |
( 1 г ' А“ |
(220) |
|
да3 |
а = а ° |
||||
N (і° + Ді, а° -J- Аа) та N (і°, |
а°) -}~ |
|
|||
|
=а° |
Да а = а " ■ |
( 221) |
||
|
|
|
|
||
113
Подставим выражения (220) и (221) в уравнение (219)
|
r - - ^ - ^ + r — |
+ F{a°) + ( — |
}Aa |
а = ®° |
|
||||
|
dt2 |
dt |
|
у ' |
{ да |
|
|
||
|
N (і°, |
а°) + |
dN |
ДІ |
■ , |
+ |
( — U |
a | а=а° |
|
|
|
|
ді |
|
'= |
|
да I |
Іп= |
|
|
|
|
|
|
а=а° |
|
|
|
|
или, учитывая тождество (217), получаем |
|
|
|
||||||
rr« d2Да . |
гіДа . |
|
|
— ( — ) |
а=а° Да « ( — 1Ді |
i= (” - |
|||
Т2-------- Р г —;---- 1- \ ( д ± ) |
|
||||||||
dt2 |
dt |
[да / а=а» |
\да / |
І=І° |
\ ді / |
а=а° |
|||
(222)
Полученное уравнение относится к линейным дифференциальным урав нениям с постоянными коэффициентами. Из числа последних Т иг были
заданы |
|
[dF' |
(215). Числовые величины частных пронзводныхі — |
||
, dN' |
|
могут быть найдены из статических характеристик (см. |
и I г- |
а=а° |
|
V да ! |
|
|
|
і=Г |
|
рис. 46) с помощью несложных геометрических построений: |
||
1. В выбранной рабочей точке Q проводят касательную к характе ристике F (а). Касательная образует с осью абсцисс угол у. Тогда чи-
- |
( dF\ |
будет равна тан- |
сленная величина частной производной |
I — ) |
|
генсу угла у, т. е. |
|
|
QM •=tgy.
2. В той |
же точке |
Q проводят касательную |
к характеристике |
N (і, а)| |
Тангенс |
угла Ѳ, образуемого этой |
касательной с осью |
а=а°
абсцисс, будет равен численной величине частной производной
/=/• tx= a°
Таким образом, частные производные обретают вполне конкретные численные величины.
Аналогичным |
образом определяют численную величину частной |
|
„ |
(dN |
/—І° . Очевидно, для этого необходима статическая |
производной |
— |
|
|
V ді |
а=а° |
характеристика, связывающая функции F (а) и N (і, а) через ток і при значениях а в качестве параметра (она на рис. 46 не приведена).
114
На основании выражения (222) может быть получена передаточная функция для исследуемого чувствительного элемента
W(p) |
(223) |
Данный магнитоэлектрический чувствительный элемент можно приближенно рассматривать или как колебательное или апериодиче ское звено второго порядка (см. табл. 2). Представление данного эле мента с помощью одного из указанных позиционных звеньев зависит от соотношения между величинами Т, г и частными производными в характеристическом уравнении для выражения (2 2 2 ).
§5. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ
ВРАДИОТЕХНИЧЕСКИХ САУ В ПЕРЕХОДНЫХ
ИУСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМАХ
Для оценки качества и пригодности к эксплуатации радиотехни ческих САУ применяют некоторые показатели, которые, в частности, относятся в САУ к виду и особенностям переходных характеристик; ошибкам систем в установившихся режимах при постоянных или отно сительно медленно изменяющихся воздействиях.
В целом под качеством САУ обычно понимают степень ее спо собности воспроизводить управляющие воздействия. Так, например, для систем стабилизации и систем программного управления под каче ством процесса регулирования в установившемся режиме подразуме вают способность управляющего устройства (автоматического регуля тора) поддерживать с достаточной для целей эксплуатации точностью соответственно заданную величину и заданный закон изменения управ ляемого (регулируемого) параметра.
Динамический режим в замкнутой детерминированной обыкно венной линейной САУ (22), (ПО) и (124) описывается линейным диф ференциальным уравнением с постоянными коэффициентами:
dn |
вых |
|
ГІП—1 |
Хт> |
dxn |
|
1 |
|
... + cx ■ |
|
|||
dtn |
L'rt— |
dt'l~ l |
dt |
|
||
|
|
|||||
= ь. |
dm-v„ |
“f- hm—I dm~ l |
dX-a |
(224) |
||
+ b0xBX. |
||||||
|
dtn |
|
dtm—1 |
dt |
|
|
Движение в анализируемой САУ удобно подразделять на свободное (собственное) и вынужденное. Свободное движение, как следует из
115
(127), соответствует общему решению однородного дифференциально го уравнения:
|
|
d n *вых |
I |
' |
„ |
—1 |
d n 1 .і'вых |
, |
п |
|
d " ~ 2 Л'дых |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
dt'1 |
|
|
dt"- |
|
|
|
■Cn— . 2 |
dtn.—2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
dXnuT |
~Ь Co '^вых |
|
|
|
|
|
(225) |
|||||
|
|
|
|
+ |
|
. . |
. + С , |
fitf |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГДЕ А'вых |
|
(t) — выходная (управляемая) величина (координата). |
||||||||||||||||||
Свободное движение, |
сопровождающееся |
возникновением в САУ |
пе- |
|||||||||||||||||
о) h it! |
|
|
|
|
|
|
реходного |
процесса |
и |
независящее |
от |
|||||||||
|
|
|
|
2Е| |
вида |
внешнего |
воздействия, в устойчи |
|||||||||||||
|
 i' |
|
|
|
вой |
системе |
с течением |
времени |
зату |
|||||||||||
- j |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
y - л |
|
|
|
|
If |
хает. Вынужденное движение |
соответст |
|||||||||||||
т |
/ |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Aycm |
вует |
частному решению дифференциаль |
|||||||||||||||||
у |
|
|
1 |
|||||||||||||||||
/ |
|
|
|
|
|
|
|t |
ного уравнения (224) и определяется ви |
||||||||||||
/ |
|
|
|
|
|
|
дом внешних воздействий. |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
jt2 |
|
течением |
|||||||||||
|
|
tp |
|
|
|
- ч |
Вынужденное движение с |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
времени |
(7-> оо) |
переходит в установив |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
шееся в устойчивой САУ. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатели качества работы САУ в |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
переходных режимах. К переходным ре |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
жимам в радиотехнических САУ предъ |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
являются, исходя из нужд эксплуата |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ции, |
некоторые требования. Эти |
требо |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
вания |
сводятся преимущественно к обес |
|||||||||||
|
|
|
) |
|
|
|
|
печению быстроты и возможного плавно- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
го протекания переходных процессов, к |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
отсутствию |
значительных |
выбросов |
на |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
характеристике |
переходного |
процесса |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
h(t) и резко-колебательного |
характера |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
движения. Уточним |
вкратце |
формули |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ровки этих требований не только с каче |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ственной, но и с количественной сто |
||||||||||||
Рис. 47. Переходные характери |
роны. |
рис. |
47 показаны |
некоторые |
ви |
|||||||||||||||
стики в радиотехнических САУ: |
На |
|||||||||||||||||||
а — колебательная |
(немонотонная) |
ды переходных характеристик для замк- |
||||||||||||||||||
перерегулированиями |
Д, |
|
и |
Дз: |
||||||||||||||||
б — немонотонная без перерегули- |
нуТЫ Х |
САУ, СНЯТЬЮ |
п р и |
ПОДЭЧе |
НЭ |
ИХ |
||||||||||||||
рованнй; |
в — монотонная; |
Д(г)— от- |
J |
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|||||
клонение |
характеристики |
от |
устано |
входы |
единичного ступенчатого воздей |
|||||||||||||||
вившегося |
значения (динамическая |
ствия. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ошибка); |
Дуст — величина, |
соответ |
|
|
|
|
|
|
для радиотехни- |
|||||||||||
ствующая |
установившемуся |
|
значе |
Наиболее типичной |
||||||||||||||||
нию выходной координаты; е — за- |
Ч6СКИХ |
|
^ |
А, , |
ЯВЛЯѲТСЯ, |
|
|
„ |
НѲМО- |
|||||||||||
данная величина |
точности |
|
работы |
|
С А У |
П О Ж ВЛ уИ , |
||||||||||||||
САУ; |
/р — время |
регулирования, |
нотонная |
с так |
называемыми |
перерегу |
||||||||||||||
^D] |
— время первого выброса |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
лированиями переходная |
характеристи |
|||||||||||
ка (рис. 47, а). Две другие переходные характеристики (рис. 47, б, в) представляются менее типичными для тех же САУ и менее опасными с точки зрения обеспечения в них желательного устойчивого процесса управления. Ввиду этого сформулированные ниже прямые и косвен ные показатели качества переходного процесса будут основываться на первой из упомянутых переходных характеристик!
116
Время регулирования tp или время переходного процесса оценивает длительность промежутка времени от момента возникновения пере ходного процесса (в нашем случае при t = 0 ) до момента t — t2, начи ная с которого отклонение управляемой величины (выходной коорди наты) Аt от ее установившегося значения Дуст (динамическая ошиб ка) будет оставаться меньше некоторой наперед заданной величины,
± е [А/ < е], определяемой допустимой точностью работы САУ. Обыч но в системах электрорадиоавтоматики принимают е = (1 5)%Ауст.
Время переходного процесса определяет и быстродействие САУ, т. е. скорость ее реакции на изменение внешнего приложенного управ ляющего воздействия или возмущения. Очевидно, что время регулиро вания в первом приближении существенно зависит от структурной схемы САУ, типа звеньев и их данных.
Время первого выброса 1а1 — промежуток времени от начала пере ходного процесса (t = 0 ) до момента t — /в1, когда отклонение Ах ока зывается наибольшим (см. рис. 47, а).
Колебательность — число полных, колебаний величины отклоне ния А (/) за время переходного процесса. Желательно, чтобы число полных колебаний было не более 1 —2 , тогда функциональным электри ческим элементом САУ не опасен пробой, а механическим — прежде временный износ.
Перерегулирование или величина перехода. Долговечность САУ, как и ее эксплуатационная сохранность, в немалой степени зависят от ве личины амплитуды колебательного переходного процесса, особенно от амплитуды первого выброса (отклонения) Дх. Она определяет вели чину максимального перерегулирования, которое вместе с колебатель ностью характеризует плавность протекания переходного процесса (демпфирование) в САУ.
Максимальное перерегулирование от определяется как отношение наибольшего выброса отклонения управляемой координаты Ах к уста новившемуся отклонению, т. е.
|
|
|
(226) |
где Дуст — величина, соответствующая |
выходной |
координате в уста |
|
новившемся режиме (рис. 48, а). |
|
і < |
|
Число перерегулирований N в интервале 0 < |
определяется |
||
как число выбросов, для которых выполнимо требование: |
|||
уст — Ах |
е. |
|
(227) |
Запас и степень устойчивости САУ. Поведение САУ в переход ном режиме также косвенно характеризует ее устойчивость. Именно в устойчивой замкнутой САУ кривая переходного процесса с течением времени асимптотически приближается к горизонтальной прямой,
соответствующей |
установившемуся режиму |
в этой системе, т. е. |
lim I /і (t) — А ( i ) |
\ = Дуст—(см. рис. 48, а). |
Система автоматическо |
го управления, в которой кривая переходного процесса имеет явно вы раженный расходящийся характер (подобный рис. 30), относится к не устойчивым.
117
В устойчивой САУ каждому ограниченному изменению управляю щего воздействия или внешнего возмущения соответствует ограничен ная величина управляемого (регулируемого) параметра на выходе. При таком же изменении управляющего воздействия в неустойчивой САУ со сходной физической структурой выходной управляемый пара метр нарастает неограниченно.
Устойчивая на основе расчетных данных радиотехническая САУ в реальных условиях эксплуатации может оказаться неустойчивой. Неустойчивость работы этой САУ может быть вызвана чрезмерным из менением ее физических параметров при изменениях напряжения ис точников электропитания, эмиссии электронных и полупроводнико-
Рис. 48. Характеристики переходных процессов и установив шейся ошибки в статической и астатической САУ:
а — статическая САУ при постоянном входном воздействии; б — система с астатизмом первого порядка при линейном нарастании входного воздействия (/ — переходный режим, // — установивший ся режим)
вых приборов, температуры и влажности окружающей среды и т. д. Поэтому каждая радиотехническая САУ должна обладать, как прави ло, некоторым определенным запасом устойчивости, который гаранти ровал бы высокое качество работы в САУ в этих условиях.
Показатели качества работы в САУ в установившемся режиме. Основным и практически единственным показателем (характеристи кой) качества работ замкнутой радиотехнической САУ в установив шемся режиме обычно рассматривают [2 ] величину рассогласования (ошибки).
где хВХа— входное |
АХуст = -'-Bio 4-выхо» |
(228) |
цессов |
воздействие в момент окончания переходных про |
|
в САУ; |
|
|
*вых, — величина управляемого (выходного) параметра в той же САУ в тех же условиях.
Величина рассогласования может остаться в системе после окончания переходных процессов. Для упрощения последующих выкладок воз
действие на входе |
САУ |
хвх |
будет приниматься |
или постоянным |
||
хвх (t) = const (например, |
в |
виде единичного |
ступенчатого воздейст |
|||
вия), или |
линейно |
нарастающим хвх (t) = mt. |
При |
постоянном воз |
||
действии |
на входе |
установившаяся ошибка (228) может быть найде- |
||||
118
на с помощью передаточной функции САУ для сигнала рассогласова ния (ошибки).
Передаточной функцией для сигнала рассогласования называется отношение изображения по Лапласу величины рассогласования Ах(р)
и замкнутой САУ к изображению входной величины |
хвх (р) при нуле |
вых начальных условиях, т. е. |
|
Ф о ш ( Р ) = ^ т т - |
(229) |
*вх (Р ) |
|
Выразим уравнение (229) через передаточную функцию разомкну той системы W (р). Так как хвх = Д.ѵ-(-хвых, то подстановка их в урав нение (229) дает:
А.Ѵ(р) |
_J____ |
1 |
(230) |
|
Ф0ш(Р) = Ах (р) + л'вых (р) |
■^вых (р) |
1 + W ( p ) |
||
|
Дд: (р)
Подставив уравнение (230) выражение W (р) из выражений (115) и (116), получим
Фош(Р) = - |
1 |
Ps А (р) |
(231) |
|
|
p s A ( p ) + K B ( p ) ’ |
|||
к |
В ( Р ) |
|
||
Ps |
А (р) |
|
__-{_ 1; |
|
где |
|
О |
(232) |
|
А (Р) = А„ р"п-* + А п- , р |
||||
1т+ В т_ хр"'~ |
rt—(S+І |
(233) |
||
+ ... + |
Я1 р + 1 . |
|||
Установившуюся ошибку в замкнутой САУ можно найти из выраже ния (231), если положить в ней р — 0.
Применив формулу (231) к статической (s = 0) и астатической САУ с астатизмом любого порядка (рФ 0), получим для статической САУ
|
ф |
(р)1 |
= ____Л(р) |
_ |
Ах(р) |
|
||
|
|
|
1Р=о |
А(р)+КВ(р) |
хвх(р) ‘ |
|
||
Положив в последнем выражении р — 0, получим |
|
|
||||||
|
Фош (Р) |
А( 0 ) |
1 |
Ах уст |
|
|||
|
А (0) + КВ(0) |
1 +/С |
X' |
|
|
|||
|
в |
|
|
|
||||
Следовательно, |
статической САУ |
устанавливается |
ошибка (см. |
|||||
|
|
|
|
|
|
•о |
||
рис. 48, а). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АУ ст |
|
|
|
(234) |
|
|
|
|
|
1 +К |
|
|
|
|
Относительная установившаяся ошибка в той же системе будет |
||||||||
|
|
б = Д Х у с т |
_ * в х „ ~ * в ы х „ |
1 |
|
(235) |
||
1 + к ’
ее принято называть статизмом системы. Чем выше коэффициент уси
ления К, тем меньше остаточная установившаяся ошибка в статиче ской САУ.
119
Применительно к астатическим САУ должно использоваться урав
нение (231) в его настоящем виде. |
|
|
|
|||
Для |
случая установившейся ошибки |
0.|р=0 |
|
|
||
|
|
Фош (Р) = А Щ |
К^(Р)|р=0 |
= |
0 . |
|
|
|
р = ; 0 + 1 < В ( Р ) |
||||
Отсюда |
А ' |
= Ф ош (р)|р=о X X вх(р)|Р=о = |
|
= 0, т. е. астатиче |
||
|
а уст |
|
|
х ВХо |
|
|
ская Система в установившемся |
режиме при постоянном входном воз |
|||||
действии не дает ошибки. |
|
|
|
|
||
В качестве иллюстрации формулы (234) рассмотрим ее применение
ксистеме автоматической подстройки частоты (см. рис. 35). Передаточная функция для разомкнутой системы ЧАПЧ с учетом
уравнения (107) может быть представлена в виде [2]
W(p) = ___________Кв__________ |
(236) |
Т ’ і 7 ’ : ; Р 2 + ( 7 ’ і + 7 ,2 + 7 ' з ) р - \ - 1 |
|
Данная система является статической, так как не содержит ни од ного интегрирующего звена.Согласно выражению (230) передаточная функция для сигнала рассогласования применительно к рассматри ваемой системе ЧАПЧ будет:
1 |
ТіТ2р"-\-(Ті-]-Т2 + Т3)р + ] |
Фош (Р) |
Т 1 Т2 РІ + ( Т 1 + Т 2+ Т 3) Р + І + К ' |
1 + Г (Р) |
При отклонении частоты стабилизируемого генератора 2 (см. рис. 35), в результате изменения возмущающего воздействия, на постоянную величину Д/ г 0 на выходе управляющего элемента 5, выдаваемая по следним частота отклоняется от своего номинального значения соот ветственно на величину
Д/уст Фош (р) |
р—оД/г |
1 + А |
Д/г |
Безразмерную величину Ап |
= 1 + |
К = 1 + |
SdSy называют коэф |
фициентом автоподстройки (в грамотно построенных ЧАПЧ К п > 1).
А/го
Д/уст
Второй пример рассмотрим на применение (231) к астатической САУ с астатизмом первого порядка воздействия, изменяющегося по линей ному закону (1 2 ).
Передаточная функция для данной разомкнутой системы имеет со
гласно формулам (115) и (116) вид |
|
|
|
W(P): |
к_ |
В(р) |
|
р |
А( Р) |
||
|
Соответственно передаточная функция для сигнала рассогласования (ошибки) будет из выражения (231)
рА (р) |
Ах (р) |
Ф0ш (Р) = р А { р ) + К В (р ) |
•*ВХ (р) |
120
Если хвх изменяется с постоянной линейной скоростью пвх = т, то в рассматриваемой системе в установившемся режиме выходная вели чина хВЬІХбудет изменяться с той же скоростью. Поэтому в данной си
стеме |
(см. рис. 48, |
6) окажется налицо постоянное |
рассогласование |
|
где |
В(Р) |
|
— коэффициент передачи системы по скорости. |
|
К ѵ |
|
|||
|
А(Р) |
р = |
0 |
|
Коэффициент К ѵ |
равен произведению коэффициентов |
передачи всех |
||
последовательно включенных звеньев данной САУ. |
|
|||
Рассогласование |
Дхуст в настоящем режиме иногда называют ско |
|||
ростной ошибкой САУ. |
|
|||
Коэффициент К ѵ позволяет косвенно определить возможную ско рость изменения выходного сигнала при подаче на вход разомкнутой системы единичного ступенчатого воздействия (5). В качестве элемен тарного примера можно показать, что в следящей системе с коэффициен том передачи по скорости К ѵ = 62,5 сект1 при рассогласовании ДѲуст =
=0 ,8 ° угловая скорость вращения оси ротора исполнительного дви
гателя (ИД) составит около 62,5 • 0,8 = 50°Ісек.
При подаче на вход замкнутой статической САУ воздействия, из меняющегося по линейному закону (1 2 ), установившаяся ошибка в ней
будет нарастать во времени по тому же закону, т. е. |
|
Дху |
*вх. t. |
ст |
+ к |
1 |
|
§ 6. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ СИСТЕМ |
|
ЭЛЕКТРОРАДИОАВТОМАТИКИ |
|
1. Классификация функциональных элементов
Составные части замкнутых и разомкнутых САУ и САР принято называть функциональными элементами (ФЭ) этих систем. Условимся
называть ФЭ или просто элементом — обособленную часть |
автомати |
ческой системы, выполняющую некоторую определенную |
самостоя |
тельную функцию в процессе работы этой системы. В связи с этим лю бую САУ или САР можно рассматривать как те или иные совокупно сти соответствующих ФЭ, объединенных в функциональные схемы (см. рис. 1 , 2 , 3, 6 ).
Так как по своим физико-техническим, конструктивным и схем ным особенностям применяемые в системах радиоавтоматики ФЭ весь ма разнообразны, привести сколько-нибудь подробную классифика цию этого многообразия ФЭ не представляется возможным. По этой причине будет уместно ограничиться такими классификационными признаками ФЭ, которые определяют их функциональную связь с управляемым процессом в САУ или САР. Это удобно и по той причине,
121
что число функциональных задач, которые выполняют в САУ и САР эти ФЭ в общем невелико.
Обобщенные функциональные схемы САР по замкнутому циклу (см. рис. 3) ФЭ могут быть подразделены на следующие функциональ ные группы.
Воспринимающие (чувствительные) элементы измеряют действи тельное значение управляемой (регулируемой) величины.
Задающие элементы (уставки) служат для задания требуемого значения управляемой (регулируемой) величины.
Сравнивающие элементы (сравнители) определяют знак и величину рассогласования (ошибки) управляемой (регулируемой) величины и вырабатывают на основе этого сигнал, воздействующий на управля емую величину.
Исполнительные элементы воздействуют на органы управления объ ектом. При использовании в качестве этих элементов электродвигате лей с вращающимся ротором (якорем) их нередко называют серводви гателями.
Промежуточные (преобразующие) элементы преобразуют входные
или промежуточные сигналы по виду энергии, |
амплитуде, частоте и |
|
н т . п. В зависимости |
от вида преобразования |
данная относительно |
многочисленная группа |
ФЭ состоит из нескольких подгрупп. |
|
Усилительные элементы усиливают входной |
или промежуточный |
|
электрический сигнал по мощности. К разновидностям данной подгруп пы ФЭ должны быть отнесены многочисленные электрорадиотехнические усилительные устройства (усилители): полупроводниковые, на электронных лампах, ионные, на тиристорах, релейные, магнитные, электромашинные.
Преобразовательные элементы служат для преобразования физи ческой природы электрического сигнала. К разновидностям данной под группы ФЭ должны быть отнесены: модуляторы (полупроводниковые, на электронных лампах, магнитные), которые преобразуют электриче ский сигнал постоянного напряжения в сигнал переменного напря жения; демодуляторы осуществляют обратное преобразование; прямые и обратные оптико-электрические преобразователи осуществляют
соответственно |
преобразования светового сигнала в электрический |
и обратно [33, |
34]. |
Корректирующие элементы вводятся в САУ или САР радиотех нического типа для придания им по возможности требуемых динами ческих и статических свойств. Два частных примера, подобных ФЭ, помещены в табл. 4. Более подробные сведения о них будут даны в гла ве VI.
2 . Основные виды статических характеристик функциональных элементов (ФЭ)
Статической характеристикой ФЭ называется ^зависимость (ана литическая или графическая) его выходной величины х пых от входной (203). На рис. 44 приведены некоторые обобщенные статические ха рактеристики ФЭ: непрерывной с линеаризуемой нелинейностью для
122