26.2. ТИПЫ РЕГУЛЯТОРОВ
26.2.1. П-РЕГУЛЯТОР
П-регулятор - это линейный усилитель, фазовый сдвиг которого в частотном диапазоне пренебрежимо мал, а коэффициент
Рис. 26.2. Пример диаграммы Боде объекта с
-регулятором.
усиления
в цепи обратной связи контура регулирования больше единицы. Примером такого
-регулятора является операционный усилитель с резистивной цепью отрицательной обратной связи.
Для определения максимально возможного коэффициента линейного усиления
рассмотрим диаграмму Боде типичного управляемого объекта. Она представлена на рис. 26.2. На частоте
отставание по фазе составляет 180°. На этой частоте отрицательная обратная связь превращается в положительную, или, другими словами, выполняется условие (18.3) возникновения автоколебательного режима. Выполняется ли к тому же и условие для амплитуд (18.2), определяется коэффициентом линейного усиления
В примере, показанном на рис. 26.2, коэффициент усиления объекта
на частоте
составляет
Если бы мы выбрали
коэффициент усиления цепи обратной связи
на этой частоте был бы равен 1, т.е. амплитудное соотношение для генератора выполнялось бы, и возникли бы незатухающие колебания с частотой
При
возникают колебания с экспоненциально нарастающей амплитудой. В случае
возникают затухающие колебания.
Вопрос заключается в том, насколько нужно уменьшить
чтобы получить оптимальный переходный процесс. Приближенная величина, определяющая затухание процесса установления колебаний, может быть получена непосредственно из диаграммы Боде в виде запаса (устойчивости) по фазе а, представляющего собой оставание по фазе, которое на критической частоте
еще не достигает 180°. Критическая частота - это частота, при которой коэффициент усиления цепи отрицательной связи
становится равным единице. Отсюда запас по фазе
В случае
-регулятора по определению
и мы получаем
Запас по фазе
обеспечивает незатухающие колебания, так как в этом случае удовлетворяются как амплитудное, так и фазовое условия генерации. Условие
соответствует границе апериодического режима. При а
на переходной характеристике появляется
-выброс. Время установления минимально. Этот запас по фазе для большинства практических случаев является оптимальным. На рис. 26.3 представлены осциллограммы,