2. ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Система автоматического регулирования состоит из объекта регулирования, датчика и автоматического-регулятора. В автоматический регулятор входят различные усилители, а также измерительные и исполнительные элементы и регулирующие органы. На рис. 1.3 показана типовая блок-схема системы автоматического регулирования, состоящая из задающего устройства 1, на вход которого поступает управляющее воздействие сравнивающих устройств усилительных элементов 2, 4, 5; исполнительного элемента 6; корректирующих устройств последовательного действия 3 и параллельного действия 5; объекта регулирования 7 и измерительного элемента 9. Устройства 1, 2, 9 образуют датчик, устройства 3—6 и 5 — регулятор.

Рис. 1.3. Типовая блок-схема системы автоматического регулирования

В целом ряде систем автоматического регулирования усилители осуществляют не только усиление сигнала, но и его преобразование (например, непрерывного сигнала в дискретный). Устройства, выполняющие такие действия, называются преобразующими устройствами. К преобразующим устройствам, превращающим непрерывный сигнал в дискретный, относятся цифровые датчики для замера углов поворота или перемещения, реле, цифровые вычислительные устройства.

К преобразующим устройствам можно отнести и аналоговые вычислительные машины, в которых происходит передача сигналов в тактовые моменты времени, задаваемые электрическими часами и т. п.

Все устройства системы, изображенной на рис. 1.3, соединяются друг с другом с помощью линий связи. Элемент 8 с линией 10 образует внутреннюю обратную связь, за счет действия которой на входе элемента 4 образуется разность напряжений

где — напряжение внутренней обратной связи. Как правило, внутренняя обратная связь осуществляет не только передачу самого сигнала но и учитывает его изменение во времени, поэтому ее называют гибкой обратной связью. При знаке минус в выражении (1.9) гибкая обратная связь является отрицательной, а при знаке плюс — положительной. Линия 11 представляет собой главную обратную связь системы. За счет действия главной обратной связи в системе образуется сигнал ошибки, характеризующей точность работы всей системы регулирования, т. е.

где — напряжение задающего устройства; — напряжение на выходе датчика.

Рис. 1.4. Блок-схема систем автоматического регулирования: а — замкнутого цикла по отклонению; б — замкнутого цикла по возмущению; в — комбинированного цикла с компенсацией ошибки по управлению; — комбинированного цикла с компенсацией ошибок по управлению и возмущению; 1 — усилительное устройство (или группа усилительных устройств); 2 — исполнительное устройство; 3 — объект регулирования; 4 — измерительное устройство; 5 — элемент, компенсирующий ошибку от действия управляющего сигнала; 6 — элемент, компенсирующий ошибку от возмущающего воздействия ; I - сравнивающее устройство

При размыкании главной обратной связи система автоматического регулирования, работающая по замкнутому циклу, превращается в систему разомкнутого цикла.

На рис. 1.4 показаны блок-схемы систем автоматического регулирования различных типов. На рис. 1.4, а дана система замкнутого цикла по отклонению на рис. 1.4, б — замкнутого цикла по возмущению. На рис. 1.4, в, г представлены две блок-схемы комбинированных систем автоматического регулирования (см. подробнее п. 3 гл. XIII).