1. Описание принципа работы сар

Рассмотрим работу следящей системы, т.е. такой замкнутой САР, которая предназначена для воспроизведения исполнительным (выходным) устройством входного воздействия, изменяющегося по произвольному заранее неизвестному закону. Принципиальная электрическая схема этой системы приведена на рис. 1. Рассмотрим работу измерительного устройства ИЗУ. В данной системе это устройство состоит из двух круговых потенциометров П1 и П2, соединенных параллельно и запитанных от внешнего источника напряжения U. Напряжения, снимаемые с ползунков потенциометров относительно начальных точек обмоток П1 и П2, пропорциональны для малых отклонений углам  и , а напряжение между ползунками потенциометров характеризует разность  - .

Рассмотрим работу следящей системы. Пусть в САР работавшей до некоторого момента в установившемся режиме, скачком изменился угол поворота входного вала , и, значит, появился сигнал рассогласования U, который подается на вход фазочувствительного усилителя ЭУ. Усиленные в ЭУ и ЭМУ напряжение соответствующей фазы подает в якорную обмотку исполнительного двигателя Д, который через редуктор поворачивает обрабатывающую ось в направлении уменьшения угла рассогласования. Если положения задающей и исполнительных осей снова совпадут, то  станет равным  и станет равным нулю невязка U и отработка рассогласования прекратится. Из этих рассуждений видно, что исследуемая система является астатической.

2. Составление структурной схемы исходной системы

Опираясь на принципиальную электрическую схему системы автоматического регулирования с электромашинным усилителем (рисунок 1), составим функциональную схему системы (рисунок 3). Эту операцию для любой замкнутой САР удобнее начинать со сравнивающего элемента. В нашем случае таким сравнивающим элементом является часть электрической схемы, в которой происходит алгебраическое сложение  и . Входным сигналом в системе является угол поворота задающего вала (t), выходной величиной – угол поворота исполнительного (отрабатывающего) вала (t). Текущая разность между (t) и (t) определяет угол рассогласования или навязку следящей системы, а выходным сигналом ИЗУ будет напряжение

Исходя из сказанного, на структурной схеме ИЗУ следящей системы представляется обычно в следующем виде

Рис. 2. Функциональная схема ИЗУ следящей системы.

Выходной сигнал поступает на вход первого звена направленного действия (измерительного устройства) и далее по цепочке функциональных элементов- электронный усилитель, электромашинный усилитель, двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, редуктор. Выходной сигнал редуктора β, являясь выходным сигналом всей САР, поступает по цепи обратной связи на один из входов сравнивающего устройства.

Из функциональной схемы видно, что исходная САР напряжения генератора представляет собой замкнутую систему с отрицательной единичной обратной связью.

Структурная схема САР легко получается из функциональной. Для этого в последней каждому функциональному элементу системы нужно поставить в соответствие его математическое описание в виде дифференциального уравнения, передаточной функции и т.п. Поэтому получим математическое описание элементов системы.

Рис. 3. Функциональная схема астатической следящей системы.

Здесь γ – угол поворота выходного вала двигателя.