ГЛАВА ПЯТАЯ. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
5-1. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Исполнительным устройством или серводвигателем системы автоматического регулирования называют привод, перемещающий регулирующий орган в соответствии с сигналом управления.
Серводвигатель преобразует сигнал управления в механическое перемещение, используя либо энергию только самого сигнала управления, либо также и энергию дополнительного источника питания. В тех сервомоторах, в которых наряду с энергией сигнала управления используется энергия специального источника питания, обычно содержится так называемый управляющий элемент. Управляющий элемент изменяет поступление энергии источника питания в серводвигатель в такт с изменением сигнала управления.
Примерами серводвигателей могут служить рулевые машины автопилота, перемещающие рули при автоматическом управлении полетом, сервомоторы силовых следящих систем прокатных станов, сервомоторы следящих антенн автоматических радиолокационных станций и др.
Как следует из самого определения, серводвигатели являются частным видом привода. Однако от других видов привода многие серводвигатели отличаются прежде всего специальным режимом работы, особенно характерным для быстродействующих автоматических систем.
Для большинства видов привода основное время работы приходится на установившееся движение. Привод включается и выключается, изменяет скорость движения сравнительно редко, основная же часть, времени соответствует движению приводимого механизма с постоянной скоростью (рис. 5-1,а).
В таком режиме работает большинство промышленных приводных устройств и многие самолетные приводные механизмы. Например, большую часть времени привод токарных станков работает с постоянной скоростью; суммарное время торможения и разгона двигателей электропоездов значительно меньше времени установившегося вращения; электропривод выпуска и уборки шасси самолета работает лишь после взлета и перед посадкой, и основную часть этого небольшого времени занимает почти установившееся вращение.
Иной режим работы характерен для серводвигателей быстродействующих систем автоматического
Рис. 5-1. а — изменение скорости вращения привода; б - изменение скорости серводвигателя.
регулирования. Серводвигатели таких систем непрерывно меняют скорость движения как по величине, так и по знаку (рис. 5-1, б). Серводвигатель работает непрерывно в переходных режимах. Обусловлено это следующим. На регулируемый объект, да и на другие части системы регулирования, всегда действуют возмущающие силы, в значительной мере случайные. Под действием возмущающих сил регулируемая величина отклоняется от номинального значения. Это вызывает сигнал управления и перемещение регулирующего органа. Поскольку возмущения действуют непрерывно, движение исполнительного устройства — серводвигателя — также происходит непрерывно.
Приведем примеры указанного режима работы серводвигателей.
При полете в турбулентной атмосфере на самолет действуют моменты, создаваемые потоками воздуха. Эти моменты имеют случайный характер. При включенном автопилоте серводвигатели (рулевые машины) непрерывно перекладывают рули и элероны, осуществляя «компенсацию» внешних моментов. При работе автоматической системы управления нажимным устройством прокатного стана сервомотор этого устройства непрерывно разгоняется и тормозится. За счет этого движения осуществляется стабилизация толщины проката и парируется действие факторов, вызывающих изменение этой толщины.
Наряду с этим имеется немало систем регулирования, в которых изменение возмущающих сил происходит редко. В таких системах или при таком режиме работы суммарное время переходных режимов серводвигателя, как и в обычном приводе, много меньше времени установившегося движения. Как в первом, так и во втором случае динамические свойства серводвигателей, их мгновенные и номинальные мощности определяют достижимую точность управления. Условия, определяющие необходимую мощность серводвигателей, а также согласование серводвигателей с нагрузкой рассматриваются в гл. 8.
