книги из ГПНТБ / Востров М.В. Основы авиационной автоматики

кой пересечения асимптотических характеристик).

Действительно, при ш= ш,

12(ш1) = 20 lg k — Lx(ш).

На фиг. 1.34 представлена ЛАХ инерционного звена. Если по­

Частота и>с, при которой L(w) — 0, называется частотой среза.

Если инерционное звено имеет коэффициент усиления k — \,

то ЛАХ имеет вид, представленный на фиг. 1.35. Фазо-частот­ ная логарифмическая характеристика инерционного звена по­

50

казана на фиг. 1.36. Она существенно не отличается от той же характеристики, построенной в обычном масштабе частот.

Таким образом, мы действительную ЛАХ заменили отрез­ ками прямых, т. е. асимптотическими ЛАХ.

ЛАХ интегрирующего звена щредставляет собой прямую с на­ клоном 20 дб на декаду. Легко показать, что шс = й.

Действительно,

L ( udc ) = 20 lg k — 20 lg u)c = 0.

Отсюда

шс = k.

На фиг. 1.37 показаны ЛАХ интегрирующего звена для зна­ чений k = 1 и k Ф 1.

—прямая линия, параллельная оси абсцисс.

При о) > 20

L (о>) = L2(ш) ~ 20 lg k Q 2 - 20 lg ш2 = 20 lg kQ0*- 40 lg «о.

Это есть уравнение прямой, имеющей наклон 40 дб/дек. Часто­

Асимптотические логарифмические частотные характеристи­ ки колебательного звена показаны на фиг. 1.38. Здесь же пунк­ тиром отмечены действительные ЛАХ.

52

4. З в е н о с п о с т о я н н ы м з а п а з д ы в а н и е м . Ранее мы показали, что для этого звена

W (т) = k; ® (<о) = — о>т.

Логарифмические амплитудно-частотная и фазо-частотная ха­ рактеристики звена с постоянным запаздыванием представлены на фиг. 1.40.

w

ш

После того, как рассмотрены логарифмические частотные ха­ рактеристики основных элементарных звеньев необходимо опре­ делить методы построения ЛАХ различных соединений звеньев.

Пусть мы имеем последовательное соединение звеньев с пе­ редаточными функциями

W M w 2(p), • . • , WAP) и t. д.

Это соединение определяет, как известно, простейшую разомк­ нутую систему. Для последовательного соединения звеньеи

W { p ) = W x{ p)W, {p) ... WAP).

Частотные характеристики

W ( u ) = W l {<o)W2(*) ••• 1Гк(ш);

¥ (“ )== ¥i И + ?»(“ ) + • • • + <р«Н-

54

Следовательно, логарифмические частотные характеристики последовательного соединения звеньев будут:

cp (ш) — cpj -f <f2 -j- • • • -f- cpK.

ЛАХ последовательного соединения звеньев равна сумме лога­ рифмических амплитудных характеристик этих звеньев. Фазовая логарифмическая частотная характеристика равна сумме фазо­ вых характеристик звеньев.

ние удобнее начинать с ЛАХ интегрирующего звена. На часто­

Построив ЛАХ инерционных звеньев, мы далее суммируем их с ЛАХ интегрирующего звена (фиг. 1.41).

При построении ЛАХ параллельного соединения звеньев стараются свести последнее к эквивалентному последовательно­ му соединению и далее поступают, как в предыдущем случае.

При построении ЛАХ встречно-параллельного соединения используются, обычно, специальные номограммы [1].

ГЛАВА II

О С Н О В Н Ы Е С Т А Т И Ч Е С К И Е И Д И Н А М И Ч Е С К И Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И , С Х Е М Ы И К О Н С Т Р У К Ц И Я Э Л Е М Е Н Т О В А В Т О М А Т И Ч Е С К И Х С И С Т Е М

§ 1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Измерительные устройства предназначены для измерения отклонения регулируемой величины от заданного значения и преобразования его в электрический или иной сигнал управ­ ления.

Измерительное устройство состоит из воспринимающего эле­ мента и датчика сигнала.

воспринимающих элементов могут служить: центробежный ма­

Измеряемая величина не всегда преобразуется в механиче­ ское перемещение. Существуют элементы, которые непосредст­ венно измеряемую величину .превращают в электрический сиг­ нал. Такие элементы называются чувствительными элементами.

К чувствительным элементам можно отнести: термопару, фото­ элемент, кварцевый кристалл, тахогенератор и др. Чувствитель­ ный элемент является частным случаем измерительного устрой­ ства. Важное значение имеет изучение свойств и характеристик датчиков сигналов, как основной составной части измеритель­ ного устройства.

ДАТЧИКИ СИГНАЛОВ

В авиационных системах автоматического управления наи­ большее распространение нашли следующие виды датчиков: датчики сопротивлений, индуктивные, емкостные, сельсинные и пневматические датчики.

56

в) , порог чувствительности или разрешающая способнос датчика. Это то наименьшее изменение входной величины Дл:вх, которое вызывает изменение выходного сигнала, превышающего уровень помех на выходе датчика;

г) максимальная мощность выходного сигнала; д) необходимая мощность входного сигнала или входное

усилие.

Перечисленные характеристики датчиков являются его ста­ тическими характеристиками. Существенное значение для си­ стем управления имеют динамические характеристики датчика, определяющие поведение выходной величины при изменяющем­ ся во времени входном сигнале.

1. Д а т ч и к и соп р оти в л ен и й

Из датчиков сопротивлений наибольшее применение находят двухтактные потенциометрические датчики. В потенциометриче­ ских датчиках линейное или угловое перемещение преобразует­

Ян - - сопротивление нагрузки.

Статические характеристики для приведенных схем даны на фиг. 2.2.

57

Ф и г. 2.1

53

Сравнение характеристик показывает, что:

а) коэффициент усиления при малых отклонениях для схем 1 и 4 почти не зависит от нагрузки;

б) в схемах 2 и 3 коэффициент усиления уменьшается с уменьшением сопротивления нагрузки (т. е. увеличения нагруз­ ки по току);

щем по схеме 4.

Для снятия максимальной мощности с датчика желательно иметь как можно больший коэффициент усиления нагруженного датчика. С этой точки зрения схемы 1 и 4 более выгодны, чем схемы 2 и 3.

Если к тому же учесть, что схема 4 имеет в 2 раза больший коэффициент усиления, чем схема 1, то можно сделать вывод, что схема 4 и простейшая схема 1 наиболее удовлетворяют тре­ бованиям, предъявляемым к двухтактным датчикам с низкоом­ ной нагрузкой. Порог чувстви­ тельности или разрешающая способность потенциометриче­ ского датчика при отсутствии помех определяется так назы­ ваемой ошибкой ступенчатости, т. е. скачкообразным характе­ ром изменения выходного сиг­ нала при изменении положе­ ния щетки (фиг. 2.3). Ошибка ступенчатости зависит от диа­ метра провода. Важным пара­ метром потенциометрического датчика является контактное давление. Оно зависит от сни­

маемой мощности и условий работы (ускорения, вибрации, тем­ пературы и т. д.). Контактное давление в потенциометрических датчиках колеблется от 0,05—0,2° до 10— 15°. Если нагрузка

При других видах нагрузки и.большой частоте входного сигна­ ла проявляются инерционные свойства датчика.

В заключение отметим достоинства и недостатки потенцио­ метрических датчиков. К достоинствам можно отнести: малый вес и габариты, сравнительно высокая стабильность работы,

59