8.3. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Наиболее действенным способом обеспечения необходимых динамических свойств САР является введение в нее дополнительного элемента, который исправляет (корректирует) ее статические и динамические свойства. Такой элемент называют корректирующим элементом или корректирующим устройством.

Итак, корректирующее устройство — это функциональный элемент системы автоматического регулирования по отклонению, обеспечивающий необходимые свойства этой системы, устойчивое и качественное ее действие. Ранее уже рассматривались такие устройства, теперь остановимся на некоторых их общих свойствах.

Корректирующее устройство можно включать в прямую цепь системы последовательно (рис. 8.13, а). Такое последовательное корректирующее устройство включают непосредственно после элемента сравнения или после предварительного усилителя.

Последовательное корректирующее устройство, например, может вводить производную от рассогласования, что увеличивает запас устойчивости и качество переходного процесса. При введении интеграла и производной от рассогласования обеспечивается

Рис. 8.13. Структурная схема САР с корректирующим устройством: а - последовательным; б — параллельным; в — прямим параллельным

астатизм и одновременно сохраняются устойчивость и качество переходной характеристики. Чаще используются более сложные последовательные корректирующие устройства. Они оказывают разностороннее влияние на динамические и статические свойства САР.

Широко используют также включение корректирующего устройства в виде обратной связи, чаще всего отрицательной (рис. 8.13, б). Такое корректирующее устройство называют параллельным. Оно охватывает обратной связью оконечный каскад усилителя или исполнительный элемент.

Передаточная функция участка цепи с параллельным корректирующим устройством

Обычно параллельное корректирующее устройство выполняют так, чтобы в достаточно широком и наиболее существенном для качества системы диапазоне частот выполнялось неравенство

Тогда в этом диапазоне частот

т. е. при удовлетворении неравенства (8.25) свойства цепи с параллельным корректирующим устройством определяются только свойствами самого корректирующего устройства.

Указанное обстоятельство является большим преимуществом параллельного корректирующего устройства, так как свойства участка цепи и изменение его параметров не влияют на свойства системы. Преимущество такого включения также в том, что на корректирующее устройство поступает сигнал с выхода мощного элемента, и после преобразования сигнала его усиления не потребуется. Параллельное корректирующее устройство может быть включено и в цепь основной обратной связи [49].

Применяют и третий вариант включения корректирующего устройства — параллельно одному из участков прямой цепи САР (рис. 8.13, в). В этом случае корректирующее устройство следует называть прямым параллельным.

Прямое параллельное корректирующее устройство имеет, вообще говоря, меньшие возможности, чем два других, и используется реже. Однако иногда такое устройство при меньшей сложности создает необходимое преобразование сигнала.

Пусть, например,

Тогда передаточная функция участка цепи с прямым параллельным корректирующим устройством

где

Следовательно, утот участок цепи проявляет себя как реальное форсирующее звено, и при малой разности — его постоянная времени дифференцирования может быть весьма значительной.

При выборе прямого параллельного корректирующего устройства могут быть полезными данные табл. 2.5.

В ряде случаев возникает задача выбора вида корректирующего устройства. Приводимые ниже формулы позволяют по передаточной функции, которую должно иметь корректирующее устройство одного вида, определить передаточную функцию эквивалентного ему корректирующего устройства другого вида. Корректирующие устройства различного вида эквивалентны, если они создают один и тот же эффект, одно и то же преобразование сигнала на участке цепи с корректирующим устройством. Кроме того, на участке цепи с параллельным или прямым параллельным корректирующим устройством должно осуществляться преобразование сигнала, соответствующее передаточной функции или

Формулы эквивалентности корректирующих устройств таковы;

Тхлп значение передаточной функции отрицательное, то это означает, что параллельное корректирующее устройство представляет собой положительную обратную связь.

Во многих случаях необходима сложная коррекция динамических свойств САР, и тогда вместо одного корректирующего устройства удобно использовать два более простых.

Последовательному корректирующему устройству эквивалентно сочетание параллельного и прямого параллельного, передаточныг функции которых удозлетворяют равенству

Параллельному корректирующему устройству эквивалет но сочетание последовательного и прямого параллельного корректирующих устройств, передаточные функции которых удовлетворяют равенству

Прямому параллельному корректирующему устройству эквивалентно сочетание последовательного и параллельного корректирующих устройств, передаточные функции которых удовлетворяют равенству

При составлении формул (8.30)-(8.32) предполагалось, что параллельное корректирующее устройство охватывает обратной связью звено и прямое параллельное корректирующее устройство включено параллельно звену

Методы синтеза корректирующих устройств будут изложены в гл. 9.