1.17. Принципиальные электрические схемы типовых регуляторов

Современные типовые регуляторы используют в качестве активного элемента операционный усилитель (ОУ). Основными достоинствами ОУ являются:

- простота расчета схем, в состав которых входит операционный усилитель;

- стабильность характеристик ОУ и схем на их основе;

- высокие параметры согласования ОУ с другими схемами – малый входной ток (пико- и микроамперы – 10^-9…10^-6), высокое входное сопротивление (единицы – десятки мегаом), низкое выходное сопротивление (единицы и доли ома);

- дешевизна ОУ.

1.18. Схемы корректирующих устройств на пассивных элементах

Корректирующим устройством (КУ) называется звено САУ, используемое в качестве регулятора, если его передаточная функция не приводится ни к одной передаточной функции типового регулятора П-, И- и Д-типов..

Интегро-дифференцирующее корректирующее устройство

Передаточная функция интегро-дифференци-рующего корректирующего устройства имеет вид

,

где k - коэффициент передачи КУ;

τ и Т – постоянные времен КУ, причем τ<T.

Дифференциально-интегрирующее корректирующее устройство

Передаточная функция дифференциально-интегрирующего корректирующего устройства имеет вид

,

где k - коэффициент передачи КУ;

τ и Т – постоянные времен КУ, причем τ<T.

1.19. Схемы корректирующих устройств на активных элементах

КУ на пассивных элементах имеют следующие недостатки:

1. Коэффициент передачи КУ не превышает единицы, и, поэтому, требуется вводить в КУ пропорциональными усилителями.

2. Последовательное включение пассивных КУ недопустимо из-за взаимного влияния их, что приводит к искажению передаточных функций отдельных КУ. Так, если два последовательно включенных КУ имеют передаточные функции W₁(p) и W₂(p), то эквивалентная передаточная функция не равна произведению передаточных функций отдельных КУ:

W_ЭКВ(p)≠ W₁(p)·W₂(p)

3. Для согласования цепи последовательно включенных КУ между ними необходимо устанавливать согласующие усилители, которые имеют большое входное и малое выходное сопротивления.

Схемы КУ на активных элементах свободны от этих недостатков за счет того, что в их состав входят ОУ.

Полное КУ содержит во входной цепи и в цепи обратной связи ОУ схемы из резисторов и конденсаторов. Если в цепи обратной связи используются только резисторы, то ОУ отводится роли усилителя сигнала и согласующего звена.

За счет выбора значений сопротивлений резисторов R1 и R2 и емкостей конденсаторов С1 и С2 можно получить любое значение коэффициента передачи k и любое соотношение Т₁ / Т₂. постоянных времени КУ. которое может быть звеном как интегро-дифференцирующим, так и дифференциально-интегрирующим.

1.20. Коррекция линейных сау с помощью местных обратных связей

Для того, чтобы изменить характеристики отдельных звеньев САУ и этим обеспечить устойчивость и заданные показатели качества замкнутой САУ, целесообразно применять местные обратные связи.

Варианты коррекции:

1. Превращение интегрирующего звена, которое в динамическом отношении является звеном, находящимся на грани устойчивости, в инерционное звено 1-го порядка

2. Уменьшение постоянной времени инерционного звена 1-го порядка, достигаемое с помощью уменьшает также коэффициент передачи звена:

Недостатком данной коррекции является то, что вместе с уменьшением постоянной времени инерционного звена в 1+К·К_ОС раз во столько же раз уменьшается коэффициент передачи

3. Превращение колебательного звена в апериодическое звено 2-го порядка достигается применением ЖПОС

У исходного колебательного звена дискриминант отрицательный .

4. Превращение звена с любой передаточной функции W(p) в звено с любой наперед заданной передаточной функцией W_ЭКВ(p)