Параллельно-встречное корректирующее устройство

Параллельно-встречное корректирующее устройство показано на рис. 5.1, б. В данном случае корректирующее устройство является обратной связью, чаще всего отрицательной, которая охватывает один из элементов прямой цепи системы. Этим элементом обычно является исполнительный элемент или выходной каскад усилителя (усилитель мощности). Такое корректирующее устройство называют параллельным. Его передаточную функцию будем обозначать

Передаточная функция участка цепи с параллельным корректирующим устройством

Обычно в достаточно широком и существенном для качества системы диапазоне частот справедливо неравенство

Тогда в этом диапазоне частот

Таким образом, при удовлетворении неравенства (5.2) свойства участка цепи с параллельным корректирующим устройством определяются только лишь свойствами этого корректирующего устройства.

Указанное обстоятельство является большим достоинством параллельного корректирующего устройства. При удовлетворении неравенства (5.2) свойства участка прямой цепи, охваченного параллельным корректирующим устройством, и их изменения в процессе действия системы не влияют на ее свойства. Несущественные нелинейности этого участка и изменения его параметров (коэффициентов передаточной функции не сказываются на динамических свойствах системы. Это справедливо только при неизменных параметрах самого параллельного корректирующего устройства.

Достоинство данного корректирующего устройства также в том, что его вход подключен к выходу исполнительного элемента или усилителя мощности, т. е. к выходу мощного элемента с высоким уровнем сигнала. Поэтому в качестве параллельных корректирующих устройств могут быть использованы даже достаточно мощные элементы. Но широко используют

и пассивные четырехполюсники постоянного тока, и тогда весьма просто обеспечить сложное преобразование сигнала участком цепи с параллельным корректирующим устройством.

Следует заметить, что влияние местных обратных связей, реализующих параллельные корректирующие устройства, весьма разнообразно. Корректирующие обратные связи делятся на жесткие и гибкие. Жесткая обратная связь действует на систему как в переходном, так и в установившемся режиме, т. е. , и реализуется она безынерционным или инерционным звеном. Гибкая обратная связь действует лишь в переходных режимах, реализуется она или чисто дифференцирующим с передаточной функцией

или инерционно-дифференцирующим звеном

Предположим, что звено с передаточной функцией охвачено отрицательной обратной связью с передаточной функцией Тогда эквивалентная передаточная функция этого участка цепи

Наиболее характерны следующие случаи. Пусть апериодическое звено охвачено жесткой обратной связью, т. е. . В этом случае

где

Таким образом, жесткая отрицательная обратная связь не изменяет структуру апериодического звена, но уменьшает его инерционность, т. е. уменьшает постоянную времени. Одновременно уменьшается передаточный коэффициент звена.

Если обратная связь гибкая, т. е. то

где

Следовательно, гибкая отрицательная обратная связь не изменяет структуру и не влияет на передаточный коэффициент апериодического звена. Она лишь увеличивает его инерционность — его постоянную времени.

Пусть интегрирующее звено охвачено жесткой обратной связью . В этом случае

где

Таким образом, жесткая отрицательная обратная связь превращает интегрирующее звено в апериодическое.

Если обратная связь гибкая, т. е. , то

где

Гибкая обратная связь не изменяет структуру интегрирующего звена, но уменьшает его передаточный коэффициент (увеличивает постоянную времени интегрирования

Предположим, что колебательное звено охвачено жесткой обратной связью, т. е. . При этом

где

Жесткая отрицательная обратная связь не изменяет структуру колебательного звена, но уменьшает постоянную времени и коэффициент демпфирования. Уменьшается также передаточный коэффициент звена.

При гибкой обратной связи возможны два варианта. Если

то

где

Слабая отрицательная гибкая связь не изменяет структуру колебательного звена и лишь увеличивает его коэффициент демпфирования.

Если

то

где

Сильная отрицательная гибкая связь превращает колебательное звено в последовательное соединение двух апериодических звеньев.

Еще один случай: идеальное усилительное звено охвачено инерционной обратной связью, т. е. Тогда

где

Таким образом, инерционная отрицательная обратная связь превращает идеальное усилительное звено в реальное форсирующее звено, создающее производные от входного сигнала.

Из рассмотренных примеров можно заключить, что даже простейшие отрицательные обратные связи могут существенно изменить свойства типовых динамических звеньев. Еще больший эффект дают сложные отрицательные и положительные обратные связи. подробно изложено влияние сложных обратных связей на свойства типовых динамических звеньев и их соединений. Следовательно, если основные элементы регулятора по своей физической природе позволяют создать обратные связи, то динамические свойства этих элементов зачастую могут быть изменены в нужном направлении.