СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

— автоматические системы, в состав которых входят элементы, преобразующие электрические сигналы постоянного тока в амплитудно-модулированные сигналы переменного тока и наоборот. Сигнал переменного тока, амплитуда которого пропорциональна сигналу постоянного тока, наз. сигналом несущей частоты.

В блок-схему типовой С. у. на п. т. (рис. 1, я) входят: генератор несущей ГН, модулятор М, преобразующий сигнал ошибки постоянного тока в амплитудно-модулированный сигнал несущей частоты, усилитель переменного тока с корректирующим устройством КУ, фазочувствительный демодулятор ДМ, преобразующий сигнал переменного тока в постоянный, фильтр Ф, необходимый для подавления пульсаций демодулированного сигнала, и устройства на постоянном токе — исполнительный элемент ИЭ и обратная связь ОС. Зачастую в качестве ГН используют сеть переменного тока (50 или 400 гц) Ми и ДМ выполняются в виде либо электронной схемы, либо электромех. устр-ва. В последнем случае в качестве М используется вибропреобразователь или сельсин-трансформатор, а функции ДМ, Ф и ИЭ совмещает двигатель переменного тока, который чаще всего и используется на практике. Напряжение несущей частоты может быть либо гармоническое (рис. 1, б), либо прямоугольное (рис. 1, в). Поскольку М осуществляет амплитудную модуляцию, то сигнал на его выходе в простейшем случае может быть представлен в виде (рис. 1, г), где несущая частота, период сигнала несущей частоты.

Отсюда следует, что информация о сигнале ошибки в амплитудно-модулированном напряжении несущей частоты содержится в огибающей этого напряжения. При прохождении амплитудно-модулированного сигнала через линейное звено КУ с передаточной функцией на его выходе возникает сигнал и, состоящий из синфазной s и квадратурной q составляющих. Составляющая s изменяется во времени синфазно напряжению несущей частоты, а фаза составляющей q отличается от фазы составляющей s на 90°, поэтому их огибающие можно выделить с помощью демодуляции опорными сигналами соответственно (рис. 2, а). Если процессы

в системе таковы, что наивысшая частота Q сигнала (t) (частота огибающей) много меньше несущей частоты, т. е. , то связь между сигналом и амплитудами синфазной и квадратурной составляющих можно охарактеризовать передаточными функциями по огибающим синфазной и квадратурной составляющих:

Как правило, ДМ выделяет синфазную составляющую, подавляя при этом квадратурную, поэтому, используя передаточную ф-цию по огибающей весь тракт М — КУ — ДМ можно при расчетах заменить эквивалентной цепью постоянного тока ЭЦПТ (рис. 2, б) с передаточной ф-цией W (р). В инженерных расчетах такое описание считают справедливым при соблюдении условия Я/мн что имеет место, когда устройства, работающие на постоянном токе (вне тракта , представляют собой низкочастотный фильтр, подавляющий пульсации демодулированного напряжения. Вместе с тем, если в качестве ДМ, Ф, ИЭ используется двигатель переменного тока, то наличие квадратурной составляющей вызывает дополнительный нагрев обмоток машины, а в других случаях — насыщение усилителей, включенных на выходе КУ, поэтому квадратурную составляющую нужно учитывать при расчетах. Для уменьшения квадратурной составляющей, напр., применяют фазосдвигающие устр-ва цепи переменного тока КУ или осуществляют фазовый сдвиг между опорными напряжениями модулятора и демодулятора, компенсирующий фазовый сдвиг, вносимый устр-вами в цепи переменного тока между модулятором и демодулятором. Если в качестве используется периодический сигнал прямоугольной формы, указанные соотношения справедливы и в этом случае, однако под понимают амплитуды первых гармоник сигналов на выходе КУ. В случае, когда условие не соблюдается и частота огибающей соизмерима с несущей частотой, описание тракта с помощью ЭЦПТ неправомерно. Тогда С. у. на п. т. следует рассматривать как систему с периодически меняющимися параметрами и использовать для ее анализа аппарат теории систем с периодическими коэффициентами.

Наиболее распространенным методом исследования таких систем является метод Хилла, связанный с построением бесконечного определителя Хилла, центр, член которого равен , где передаточная функция последовательного соединения всех устройств постоянного тока, а остальные члены являются функциями от и определяют прохождение высших гармоник сигнала несущей частоты через С. у. на п. т. Если соблюдается условие низкочастотности огибающей, то центр, член много больше всех остальных элементов определителя Хилла и справедлив метод замены тракта М — ДМ цепью постоянного тока. Как правило, в виде С. у. на п. т. выполняется большинство приборных следящих систем и маломощных следящих приводов.

1. Система управления на переменном токе: а — блок-схема; б, в — формы сигналов несущей частоты; г — форма сигналов, модулированных по амплитуде.

2. Эквивалентные блок-схемы: а — устройства с амплитудной модуляцией; б — системы управления на переменном токе.

Лит.: Куракин К. И. Следящие системы малой мощности. М., 1965 [библиогр. с. 396—400]; Теория автоматического регулирования, кн. 2. М., 1967 [библиогр. с. 653—676]. А. А. Туник.