книги из ГПНТБ / Регулирование качества продукции средствами активного контроля

Время решения в исходной задаче может отличаться от време­ ни решения в модели в том смысле, что процессы в модели могут воспроизводиться в ускоренном или замедленном темпе.

Переменные в модели и исходные переменные в дифференци­ альном уравнении связаны следующими соотношениями:

После подстановки соотношений (478) в выражение (477) полу­

фициентов передачи операционных усилителей и масштабных коэф­ фициентов имеется некоторый произвол, так как число уравнений меньше числа неизвестных. Поэтому при выборе величин отдельных коэффициентов необходимо учитывать параметры применяемых ОУ (конечный коэффициент усиления ОУ, величину дрейфа и про­ чие характеристики).

Коэффициенты передачи решающих элементов необходимо вы­ бирать так, чтобы ОУ работал на линейном участке своей характе­ ристики, т. е. в пределах установленной шкалы.

Для применяемых на практике ОУ коэффициент передачи сум­ матора не рекомендуется брать больше 10—20, а постоянную вре­ мени интегратора меньше 0,01 с.

Множительные звенья. В аналоговых вычислительных устрой­ ствах для выполнения операции умножения и деления применяются множительные звенья (МЗ) . В зависимости от назначения МЗ мо­ гут использоваться в качестве функции двух переменных или функ­

и электронные МЗ. В электромеханических МЗ перемножение осу­ ществляется на потенциометрах с помощью следящей системы [147, 84].

368

На рис. 160 приведена схема потенциометрической следящей системы. С помощью одной следящей системы можно выполнять умножение на нескольких потенциометрах на один и тот же сомно­ житель. Потенциометры запитываются напряжением, пропорцио­ нальным величине xti (і — порядковый номер сомножителя). Другой сомножитель х2 подается на вход усилителя следящей системы. При этом движок всех потенциометров устанавливается в положение, пропорциональное величине х2. С движков потенциометров снимает­ ся величина уі = ахц-х2. Этот тип МЗ обладает высокой точностью, но имеет низкое быстродействие и высокое выходное сопротивление. Кроме того, данное МЗ является довольно сложным по конструк­ ции.

В настоящее время разработано много типов электронных МЗ, работающих на различных физических принципах: МЗ на элек-

у-х, • х2 а

Рис. 160. Схема множительного звена на следящей системе

троннолучевой трубке, МЗ с использованием логарифмической за­ висимости применяемых элементов, МЗ с различными видами моду­

/?' - м -

Рис. 161. Схема множительного звена на квадраторах

Рис. 162. Схема диодного квадратора

(а) и его вольт-амперная характери­ стика (б).

В качестве квадраторов находят применение схемы на вариато­ РАХ, диодные функциональные преобразователи и другие электро­ вакуумные и полупроводниковые элементы, обладающие нелиней­ ными передаточными характеристиками заданного типа.

Наибольшее распространение получили схемы диодных функ­ циональных преобразователей с квадратичной характеристикой то­

При дальнейшем увеличении напряжения открываются поочередно диоды Д2 и Дз.

Сопротивления в схеме рассчитываются таким образом, чтобы ломаная 0-1-2-3 аппроксимировала ветвь параболы. Методика рас­

обладающих нелинейной вольт-амперной характеристикой, которую можно приблизить к квадратичной применением дополнительных параллельных и последовательных сопротивлений [82].

В схемах врегля-импульсных МЗ осуществляется одновремен­ но амплитудно-импульсная и широтно-импульсная модуляция вход­

Из выражения (483) следует, что напряжение х2 может быть умножено на хи если величина последнего пропорциональна дли­ тельности положительного импульса 7Y

t

1

X, - /?,

ПI

372

Блок-схема время-импульсного МЗ с внешним возбуждением представлена на рис. 164*. Электронные ключи Кі и Кг управляют­

кость, а фильтр на выходе ключа Кі исключается. Такая схема не требует внешних запускающих импульсов, так как в ней возникают автоколебания.

С помощью множительных звеньев (МЗ) можно дистанционноуправлять параметрами динамических звеньев [148].

Рассмотрим в качестве иллюстрации несколько схем динамиче­ ских звеньев, параметры в которых дистанционно изменяются под. воздействием управляющих напряжений. Эти схемы находят ши­ рокое применение при построении различных управляющих систем.

373

где а -- коэффициент пропорциональности, величина постоянная для данного типа МЗ.

На рис. 166 представлены схемы сумматоров, в которых проис­ ходит управление коэффициентом усиления за счет изменения уп­

Выбор типа схемы зависит от того, какой вид зависимости от управляющего напряжения является предпочтительнее.

1и1ых

Рис. 166. Схемы сумматоров с управляе­ мым коэффициентом усиления

С помощью множительного звена можно также в широких пре-

{делах изменять параметры интегрирующего, дифференцирующего, инерционного и форсирующего звеньев.

На рис. 167 представлены два варианта управления коэффи­ циентом усиления интегратора. При включении МЗ во входную цепь интегратора (рис. 167, а) передаточная функция имеет вид

374

PRC

a при включении в цепь обратной связи (рис. 167,6)

Для дифференцирующего звена

W(p) = —pRCUya,

если МЗ включено во входную цепь (рис. 167, в ) , и

при включении МЗ в цепь обратной связи (рис. 167, г). Дифферен­ цирующее звено с множительным звеном в обратной связи может иметь повышенный уровень пульсаций на выходе.

МЗ

\

Рис. 167. Схемы интеграторов (а и б) дифференцирующих звеньев (в и г) с управ­ ляемым коэффициентом усиления

3 75

Д ля нормальной работы звена усилитель следует охватить до­

функция имеет вид

El

Ri

RîCiUyP+l

•а для рис. 168, б

W(p)-. я.

Аналогично можно реализовать и схемы других управляемых дина­ мических звеньев (форсирующее звено, колебательное звено и пр.) [148].

Аналоговые запоминающие устройства. При построении систем управления технологическими процессами возникает необходимость периодического запоминания результатов измерений и вычислений,

1

R2

о -

О

Рис. 168. Схемы инерционного звена с уп­ равляемым коэффициентом усиления

376

так как многие расчеты принципиально не могут быть выполнены за один такт работы управляющего устройства. Для запоминания информации в двоичном коде могут быть использованы устройства,, которые будут рассмотрены в § 51. Д л я запоминания аналоговых величин требуется устройство, способное работать в многотактном

" J

Рис. 169. Схема аналогового запоминающего устройства на потенциометрах с применением следящей системы

напряжений Ui и U2 ЭД останавливается. Недостатки этого способа запоминания помимо эксплуатационных неудобств, связанных с применением электромеханики, состоят в том, что быстродействие получается недостаточным для решения большинства практических задач, а внутреннее сопротивление большим.

Возможно также запоминание аналоговых величин с помощьюразличных электромеханических и электромагнитных элементов. [77]. Эти элементы довольно удобны, однако скорость ввода инфор­ мации в электромеханические элементы невысока, а электромагнит­

377-