Элементы автоматических систем

Из каких элементов состоят автоматические системы? — Измерительные устройства.— Потенциометрические и гироскопи­ческие датчики.— Измеритель угла рассогласования на сельсинах.— Что такое усилитель? — Электронные и полупроводниковые усили­тели.— Из каких каскадов состоят электронные усилители авто­матических систем? — Модуляторы и демодуляторы.— Магнит­ные и электромашинные усилители.— Общая характеристика ис­полнительных устройств.— Электрические двигатели постоянного тока.— Двухфазные асинхронные электродвигатели.— Гидравличес­кие и пневматические приводы.— Что такое пневмоника?

1. Функциональная схема

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Среди различных автоматических систем наибольшее распространение полу­чили системы автоматического регулирования, в которых реализован принцип регулирования по отклонению. Поэтому ограничимся рассмотрением типовых элементов (устройств) этих систем.

Функциональные блоки на схеме обозначают прямоугольниками, внутри которых надписывают их наименование в соответствии с выполняемыми функциями. Связи между функциональными блоками (внутренние воздействия) обозначаются линиями со стрелками, которые указывают направление воздействий. Рассмотрим функциональную схему системы автоматического регулирования (рис. 11), которая состоит из объекта регулирования ОР и регулятора (автоматического управляющего устройства). В этой системе функционально необходимыми элементами, т. е. такими элементами, при помощи которых реализуется принцип управления по отклонению, являются объект регулирования ОР и измерительное 1, усилительное 2 и исполнительное 4 устройства.

Рис. 11. Функциональная схема системы автоматического регулирования

Для пояснения идеи устройства и принципа действия автоматических сис­тем применяют функциональные схемы. Функциональная схема, или блок-схе­ма, составляется из функциональных блоков, которые представляют собой конструктивно составные части (элементы или устройства) автоматических систем, выполняющие определенные функции.

Измерительное устройство вырабатывает сигнал u_с, называемый иногда сигналом ошибки, который пропорционален отклонению ∆х регулируемой ве­личины x_вых от требуемого значения х_вх:

,

где k_c — коэффициент передачи измерительного устройства.

Требуемое значение регулируемой величины вырабатывается в задающем устройстве ЗУ. ЗУ может входить в состав регулятора и являться тогда частью измерительного устройства. Оно может также находиться на значительном рас­стоянии от автоматической системы и быть связанным с ней дистанционно (по проводам или по радио).

Усилительное устройство * усиливает сигнал ошибки до величины и_у, до­статочной для управления исполнительным устройством. Усиление сигнала ошибки происходит за счет энергии внешнего источника. В простейших сис­темах, где сигнал ошибки имеет достаточную мощность, усилительное устрой­ство может отсутствовать. Однако такие системы, которые называют система­ми прямого регулирования, находят ограниченное применение из-за недоста­точной точности регулирования.

Исполнительное устройство вырабатывает управляющее воздействие и, ко­торое через регулирующий орган (его мы отнесем к объекту регулирования) прикладывается к объекту регулирования с тем, чтобы свести к нулю рассо­гласование.

* В усилительном устройстве иногда преобразуется форма и физическая природа усили­ваемого сигнала, поэтому оно часто называется усилительно-преобразующим устройством.

Для улучшения динамических свойств в систему, кроме рассмотренных функционально необходимых элементов, вводят корректирующие устройства, которые в зависимости от места включения бывают последовательными и па­раллельными. Последовательное корректирующее устройство 3 включается в цепь сигнала ошибки и обычно находится между отдельными каскадами усилителя. Параллельное корректирующее устройство 5 выполняется в виде местных обратных связей, которыми охватываются наиболее инерционные элементы системы. В одной автоматической системе может быть либо по­следовательное, либо параллельное корректирующее устройство, или оба одновременно.

С корректирующими устройствами и способами коррекции мы подробно ознакомимся в девятой беседе. А сейчас перейдем к рассмотрению типовых измерительных, усилительных и исполнительных устройств.