14. Корректирующие устройства

Корректирующим устройством называется сложная комбина­ция пропорциональных, интегральных, дифференциальных и дру­гих звеньев, корректирующая управляющий сигнал для обеспече­ния требуемых динамических характеристик системы. К этой группе устройств относятся последовательное корректирующее звено-ре­гулятор и вспомогательные обратные связи в системах автомати­ческого регулирования.

В зависимости от природы сигнала применяются электричес­кие, механические, гидравлические, пневматические, комбини­рованные и цифровые корректирующие устройства. В электричес­ких цепях систем управления в качестве корректирующих устройств используются схемы на резисторах, емкостях и индуктивностях, в механических узлах - пружины, гироскопы, рычаги обратных связей, в гидро- и пневмосистемах - дроссели, демпферы, кана­лы обратных связей..

Важными требованиями, предъявляемыми к корректирующим устройствам, являются возможность сложной коррекции ампли­туд гармонических составляющих сигнала в зависимости от ча­стоты и возможность адаптации структуры корректирующего ус­тройства в процессе функционирования. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют цифровые корректирующие устройства, реализуемые в виде программ микропроцессорных регуляторов.

Фильтрами называют частотно-избирательные устройства, пропускающие или задерживающие составляющие сигнала в зависимости от их частот. Различают аналоговые активные фильтры, выполненные в виде электронных схем на сопротивлениях и конденсаторах (RC-филътры) и включаемые последовательно в цепи преобразования, и цифровые фильтры, являющиеся программами в цифровых регуляторах, по которым обрабатываются поступившие в регулятор последовательности замеров от датчиков. Существенным достоинством аналоговых фильтров является их простота и низкая стоимость, недостатком - ограниченные возможности и малая гибкость.

Преимуществом цифровых фильтров является возможность применения разнообразных и сложных алгоритмов фильтрации гибкость, обеспечиваемая возможностью простого переключения регулятора с использования одной программы фильтрации на другую. Для цифровых фильтров характерна некоторая задержка сигнала по времени, необходимая для выполнения расчетов.

Рост быстродействия современных микропроцессоров снизил задержку даже при сложной цифровой фильтрации до нескольких миллисекунд, что в большинстве случаев применения практически оказывается незаметным.

Различают фильтры:

• низкочастотные (ФНЧ), пропускающие гармоники низко частоты и подавляющие высокочастотные гармоники;

• высокочастотные (ФВЧ), пропускающие только высокочастотные гармоники;

• полосовые (ПФ), пропускающие гармоники только в заданном частотном диапазоне;

• режекторные (РФ), подавляющие гармоники в заданном частотном диапазоне (например, сетевую наводку на частоте 50 Гц. Реальные системы управления часто функционируют в условиях мощных электромагнитных излучений, порождаемых электросетью и силовым электромагнитным оборудованием (трансформаторами, электродвигателями, переключателями и т. д. Мощность электромагнитной помехи, наводимой на соединительные цепи, может быть соизмерима с мощностью электрического сигнала от датчика типа термопары, что отрицательно влияет на качество регулирования. Для борьбы с электромагнитными помехами применяют различные методы. За счет фильтрации помеха, например, от сети питания 50 Гц может быть ослаблена в десятки раз.

Простая скрутка пары соединительных проводов снижает наводки в 10 раз, причем, чем меньше шаг скрутки, тем меньше уровень помех. Одним из основных методов является защитное экранирование: низковольтные цепи заключают в металлический кожух и применяют экранированный провод, состоящий из од­ной или нескольких изолированных медных жил, заключенных в экран, сплетенный из тонких медных проводов. Наиболее эффек­тивны непрерывные экраны.

Иногда целесообразно экранирование источника помехи, на­пример электродвигателя, заключением его в сплошной металлический заземленный экран. Экранирование позволяет снизить уровень помех в десятки раз.

Одним из источников помех является неудачная схема зазем­ления источника и приемника сигнала. Уровень помех в зависи­мости от схемы заземления может изменяться в несколько раз.

Следует отметить, что борьба с помехами является во многом искусством и применение рекомендуемых методов часто недостаточно для снижения помехи до требуемого уровня.