6. Исполнительное устройство

Назначением исполнительного устройства является воз­действие на регулирующий орган регулируемого объекта. Мощность исполнительного устройства обычно велика. В системе автоматического регулирования уровня и на­пряжения исполнительное устройство представляет собой ры­чаг (траверзу), связывающий измерительное устройство (точ­нее говоря, сравнивающее устройство) с регулирующим органом. В системе автоматической стабилизации курса са­молета и системе автоматического регулирования температу­ры исполнительным устройством является двигатель. В этих системах исполнительное устройство содержит ис­полнительный механизм (рычаг, двигатель). В ряде систем автоматического регулирования исполни­тельный механизм, как таковой, отсутствует и воздействие на объект осуществляется изменением состояния какой-либо величины (тока, напряжения) без помощи механических уст­ройств. Примеры исполнительных устройств приведены в таб­лице 5.

7. Внутренние связи

Внутренние связи применяются для изменения свойств. систем автоматического регулирования в нужном направле­нии. Так, например, введение внутренней связи в автомат курса позволило устранить незатухающие или возрастающие колебания регулируемой величины курса. К этому же результату привело введение воздействия по производной от курса. Мы рассмотрели общую функциональную схему систем автоматического регулирования одной величины. Как мы видели в ряде систем автоматического регулирова­ния часть функциональных элементов отсутствует, часть функциональных элементов совмещена. Однако вне зависимости от этого всякая система автома­тического регулирования представляет собой замкнутую цепь или иначе цепь с обратной связью. Каждый из элементов системы автоматического регулиро­вания соединен с остальными элементами так, что выходная величина его является входной величиной следующего эле­мента*.

Элементы, входящие в эти системы, выполняя свои функ­ции, связывают между собой иные элементы системы и, сле­довательно, являются преобразователями их входных величин в выходные. Выходная величина элемента может отличаться от вход­ной величины физической природой, формой (законом изменения по времени), и уровнем энергии.

* При наличии внутренних связей входная величина соответствующего элемента (например, управляющего устройства на рис. 29 или рис. 32) является сум­мой или разностью выходных величин предшествующего элемента внут­ренней связи.

Эти отличия и степень важности того или иного отличия зависят от назначения элемента. Так, например, для ряда измерительных устройств характерно преобразование изме­ряемой величины в величину иной физической природы (час­то в электрическую величину).

При этом закон изменения во времени выходной величи­ны обычно стараются сохранить таким же, как и закон изме­нения входной величины.

Энергетический уровень здесь не играет существенной ро­ли и обычно он невелик. В управляющем (усилительном) устройстве важнейшее значение приобретает закон измене­ния выходной величины во времени и уровень энергии.

Часть элементов систем регулирования обладает тем свой­ством, что они не оказывают обратной реакции на предшест­вующие им элементы. Это значит, что присоединение после­дующего элемента к предыдущему не изменяет состояния по­следнего. Такое свойство элементов называется однонаправ­ленность.

Свойством однонаправленности, как правило, обладает из­мерительное устройство, потребляющее весьма малую энергию по сравнению с энергией регулируемого объекта. Регулируемая величина (например, температура печи) воздействует на измерительное устройство (термометр сопро­тивления). Однако обратное воздействие измерительного уст­ройства на значение регулируемой величины практически ни­чтожной им можно пренебречь. Усилители, входящие в со­став управляющего устройства, также обладают свойством однонаправленности. Наконец, этим свойством обладают час­то и сами регулируемые объекты.

Наличие хотя бы одного однонаправленного элемента в системе автоматического регулирования приводит к тому, что воздействие, возникшее вследствие отклонения регули­руемой величины от заданного значения, «проходит» в од­ном направлении по замкнутой цепи.

Это характерное для систем автоматического регулирова­ния свойство однонаправленности лежит в основе принципа их действия.

Регулируемая величина воздействует на измерительное устройство. Последнее вместе с задающим устройством воз­действует на сравнивающее устройство. Сравнивающее уст­ройство воздействует на управляющее устройство, которое в соответствии с законом регулирования управляет исполни­тельным устройством. Наконец, исполнительное устройство воздействует на регулирующий орган.

Таким образом, система автоматического регулирования представляет собой замкнутую динамическую систему, обладающую свойством однонаправленности и приводимую в движение в зависимости от отклонения регулируемой вели­чины.

22