10.8. Способы устранения автоколебаний нелинейных САУ и уменьшения их амплитуды

Как отмечалось, в нелинейных системах возможно появление автоколебаний. Если эти автоколебания желательны или допустимы, возникает задача уменьшения их амплитуды. В тех же случаях, когда автоколебания недопустимы, стоит задача их устранения.

Один из способов устранения автоколебаний или уменьшения их амплитуды заключается в соответствующей деформации логарифмических частотных характеристик линейной части системы. Автоколебания можно устранить, если добиться, чтобы фазо-частотная характеристика линейной части системы не пересекала кривую Вид деформированной ФЧХ показан на рис. 10.20 пунктирной кривой 1. Для уменьшения амплитуды автоколебаний нужно стремиться к тому, чтобы кривая пересекала ФГУ в точке, соответствующей меньшим значениям относительной амплитуды автоколебаний. Для уменьшения амплитуды автоколебаний обычно следует перемещать точку пересечения характеристик в область более высоких частот, например из точки В в точку С (рис. 10.20):

Рис. 10.20. К устранению автоколебаний и уменьшению их амплитуды за счет деформации частотных характеристик линейной части системы.

в соответствии с графиком (табл. 10.1)

Желаемая деформация частотных характеристик линейной части системы осуществляется обычно с помощью линейных или нелинейных корректирующих устройств.

Эффективным способом подавления автоколебаний является наложение на релейный элемент вынужденных колебаний достаточно высокой частоты по сравнению с частотой автоколебаний. Такой метод подавления называют вибрационной линеаризацией нелинейной характеристики релейного элемента.

Вариант схемного осуществления вибрационной линеаризации характеристики реле изображен на рис. 10.21, а. На дополнительную обмотку реле Р подается переменное напряжение от постороннего источника. Период колебания этого напряжения должен быть значительно больше времени срабатывания реле, чтобы обеспечить четкий режим работы реле. С другой стороны, частота колебаний должна быть по возможности выше, чтобы гармоники выходного колебания реле (в том числе первая гармоника) имели более высокую частоту и лучше подавлялись системой.

Рис. 10.21. К понятию о вибрационной линеаризации

При вибрационной линеаризации обеспечивается плавная зависимость среднего значения (постоянной составляющей) выходного напряжения реле от значения медленно меняющейся входной величины (рис. 10.21, б). При напряжении управления якорь реле колеблется около нейтрального положения и подключает к обмоткам В (вперед) и Н (назад) возбуждения двигателя М напряжение питания на равные промежутки времени. Двигатель совершает колебания, имея нулевую среднюю скорость вращения. При подаче напряжения управления время замыкания контактов 2—1 и 2—3 становится различным. Среднее значение напряжения подаваемого на двигатель, будет отлично от нуля. Средняя скорость двигателя будет пропорциональная напряжению управления

Вид зависимости значения выходного напряжения реле от напряжения управления определяется формой колебаний . Линейная зависимость обеспечивается при пилообразной форме колебаний [32, 67].

Во многих случаях для вибрационной линеаризации используются собственные колебания (автоколебания) системы. В этом случае применяются специальные меры для повышения частоты и уменьшения амплитуды автоколебаний. Одним из способов получения автоколебаний высокой частоты является охват нелинейного элемента такой обратной связью, благодаря которой местный замкнутый контур сам становится генератором колебаний высокой частоты.