Нелинейные корректирующие устройства с опережающими петлевыми характеристиками

У естественных нелинейных элементов с петлевыми характеристиками (см., например, рис. 10.11, а) при возрастании входной величины выходная величина изменяется в соответствии с ветвью петли, а при убывании — в соответствии с ее левой ветвью. Коэффициент гармонической линеаризации таких нелинейных элементов, независимо от вида характеристики, имеет отрицательное значение Поэтому они, как уже отмечалось, в соответствии с формулой (10.18) вносят запаздывание колебаний по фазе (рис. 10.11, б).

Если искусственно создать нелинейность с опережающей петлевой характеристикой, отличающейся от естественной (запаздывающей) порядком следования процесса (рис. 10.24, а), то первая гармоника выходного колебания будет опережать по фазе входное колебание (рис. 10.24, б). Для рассматриваемой релейной характеристики общего вида с зоной нечувствительности и опережающей петлей при коэффициенты гармонической линеаризации равны:

При выводе формул (10.29) и (10.30) принималось во внимание, что значения аргумента в точках переключения реле и равны Эквивалентный комплексный коэффициент усиления релейного элемента

где

Рис. 10.24. Релейная характеристика общего вида с зоной нечувствительности и опережающей петлей (а) и форма выходного сигнала (б).

Рис. 10.25. Релейная опережающая петлевая характеристика с переменной шириной петлн, имеющей

Из формул (10.31) и (10.32) видно, что амплитудная и фазовая характеристики рассматриваемого релейного элемента являются функциями относительной амплитуды и не зависят от частоты. В соответствии с формулой (10.32) релейный элемент с опережающей петлей создает положительный сдвиг фазы. Значение этого сдвига зависит от относительной амплитуды и коэффициента возраста реле т. Фазовый сдвиг увеличивается по мере приближения к единице.

Изменяя можно в определенных пределах изменять фазовую характеристику. Рассмотрим релейный элемент с опережающей петлей, имеющий и переменную ширину петли: ширина петли равна двум амплитудам входного сигнала (или и изменяется с изменением амплитуды (рис. 10.25). Подставив значения в формулы (10.29) и (10.30), как для частного случая, получаем:

Модуль и аргумент ЭККУ нелинейного элемента

т. е. релейный элемент с опережающей петлевой характеристикой переменной ширины создает опережение по фазе во всем диапазоне частот, равное 90°. Амплитудная характеристика элемента не зависит от частоты входного сигнала, а является функцией только его амплитуды.

Ряд способов получения релейных характеристик с опережающей петлей предложен В. В. Бурляевым [67]. Область использования рассмотренных корректирующих устройств ограничена системами, в которых имеют место автоколебандц или переходный процесс носит колебательный характер.