ГЛАВА СЕДЬМАЯ. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНЕЙНЫХ СТАЦИОНАРНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Как ранее отмечалось, линейные системы подразделяются на стационарные и нестационарные. Стационарными называются системы, параметры которых остаются неизменными во времени. Стационарные непрерывные линейные системы описываются линейными дифференциальными или интегральными уравнениями с постоянными коэффициентами. Теория линейных стационарных систем разработана с исчерпывающей полнотой.

Нестационарными именуются системы, параметры которых изменяются по времени. Нестационарные линейные системы описываются линейными уравнениями с переменными коэффициентами. Возможности аналитического исследования нестационарных систем, особенно при получении количественных результатов, существенно уже, чем для стационарных линейных систем.

Ниже везде, где нет специальных указаний, речь идет о стационарных системах.

7-1. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Структурная схема получается из функциональной семы, если определены передаточные функции отдельных элементов системы регулирования, образующих функциональную схему.

На рис. 7-1 показана достаточно общая функциональная схема системы автоматического регулирования с одной регулируемой величиной (одномерная система). Ошибка (рассогласование) определяется измерительным устройством в виде сигнала X и далее через корректирующую цепь усилитель У и сервомотор С оказывает воздействие на объект регулирования так, чтобы ошибка уменьшалась. На вход усилителя подается сигнал где выходной сигнал последовательного корректирующего устройства а и — выходной сигнал параллельного корректирующего устройства -Выходная величина объекта х является регулируемой величиной. Входная величина системы обозначена и именуется управляющим воздействием или заданным значением регулируемой величины. Таким образом, управляющим воздействием или заданным значением регулируемой величины называется воздействие, приложенное в точке измерения отклонения (рассогласования) и подлежащее воспроизведению системой регулирования. В нормально функционирующей системе ошибка мала, а поэтому Это значит, что выполняется основная функция системы регулирования: обеспечить изменение регулируемой величины х по закону Воспроизведение управляющего воздействия в общем случае осуществляется с ошибкой Помимо изменения во времени источниками ошибки

Рис. 7-1. Функциональная схема одномерной системы автоматического регулирования.

являются другие возмущающие воздействия. Чаще всего эти возмущающие воздействия могут быть приведены к входу объекта регулирования так, как показано на рис. 7-4. При этом возможны случаи, когда приведенное к входу объекта возмущение не распространяется по цепи обратной связи и когда возмущение распространяется по этой цепи. Система автоматического регулирования должна противодействовать возмущению Реакция на возмущение или составляющая ошибки от возмущения должна быть величиной малой. Поскольку рассматриваются линейные системы, для которых справедлив принцип суперпозиции, постольку ошибка воспроизведения входного сигнала и ошибка от действия возмущения могут быть определены независимо.

Если входной сигнал и возмущение могут быть измерены, то возможно использование преобразователей и для уменьшения или компенсации ошибки . С помощью преобразователя осуществляется так называемое регулирование по возмущению. Для компенсации влияния возмущения знак сигнала должен быть противоположен знаку возмущения Системы, в которых, кроме принципа регулирования по отклонению, используется принцип компенсации возмущения, получили наименование комбинированных систем. Непосредственно из структурной схемы вытекают уравнения системы:

Уравнения записаны для и для случая, когда не распространяется по цепи обратной связи.

При известных передаточных функциях система всегда может быть представлена в форме дифференциальных уравнений. Из системы исключением ненужных переменных можно получить уравнение или передаточную функцию для любой переменной. Однако эти операции гораздо проще осуществляются, если воспользоваться правилами образования передаточных функций соединений звеньев..