в) Релейні системи. релейні елементи
Нелінійності, наведені в табл. 16-1, неминучі в каналі перетворення сигналу помилки. Як правило, вони надають небажаний вплив на якість процесів регулювання. Доводиться вживати певних заходів, обмежувати відхилення від лінійних характеристик, для того щоб не відбулося різкого погіршення якості процесу регулювання системи, яка проектувалася
Мал. 16-11. Приведення структурної схеми, що містить в колі зворотного зв'язку, до найпростішої.
як лінійна система. Іншими словами, згадані нелінійності вносять нелінійні спотворення лінійну систему.
Однак можлива інша постановка питання, коли система навмисно виконується як нелінійна, т. Е. Свідомо вводяться нелінійні елементи з метою надання системі певних корисних властивостей. До таких систем перш за все відносяться системи з релейними підсилювальними і виконавчими пристроями. Релейний підсилювач (датчик, сервомотор) називають релейним елементом, а нелінійну систему автоматичного регулювання з таким елементом - релейного системою.
У табл. 16-2 приведені характеристики типових релейних елементів. Релейна характеристика (2) є характеристикою двохпозиційного поляризованого реле. Характеристики (3) і -характеристики трипозиційного реле або підсилювального каскаду з фазового дискримінатора і електромагнітних реле. Характеристика є ідеалізованої характеристикою (2) при а характеристика (1а) - ідеалізованої характеристикою (3) також при
Наведемо кілька прикладів релейних систем.
Мал. 16-12. Схеми, що стежать. а - корекція за допомогою похідної від вихідної величини; линеаризация системи за допомогою зовнішніх пилкоподібних коливань; в - лінеаризація введенням запізнілої зворотного зв'язку.
Таблиця 16-2 (див. Скан) Характеристики типових релейних елементів
підсилювача (рис. 16-12, в). Як відомо (§ 4-5), такий зворотний зв'язок призводить до вібраційної лінеаризації релейного підсилювача стежить системи. Замість поляризованого реле контактори можуть управлятися також від двотактного підсилювача постійного струму або фазового дискримінатора. Поляризоване реле спільно з контакторами в залежності від їх властивостей може бути представлено одним з релейних елементів табл. 16-2.
Контактори забезпечені нормально замкнутими контактами для динамічного гальмування двигуна при нульовому сигналі помилки і сигналі, що лежить в межах нечутливості релейного підсилювача. Якщо поляризоване реле двопозиційне, то весь релейний підсилювач матиме релейний характеристику (2). У цьому випадку потреба в нормально замкнутих контактах відпадає. Робочий процес релейного системи, що стежить зовні нагадує робочий процес лінійної імпульсної системи, що стежить з імпульсним елементом, який виробляє прямокутні імпульси. В обох випадках на лінійну частину (двигун) впливає послідовність прямокутних імпульсів так, щоб сигнал помилки, наближався до нуля. Однак в імпульсної лінійної системі імпульси мають однакову тривалість а знак і амплітуда імпульсів визначаються знаком і величиною сигналу помилки. В релейного же системі імпульси мають постійну амплітуду. Знак імпульсів визначається знаком помилки, а величина помилки визначає тривалість імпульсів. На відміну від імпульсної релейний система завжди нелінійна, оскільки тривалість імпульсів, що діють на безперервну частину, є функцією координат системи.
Структурні схеми розглянутих стежать систем наведені на рис. 16-13.
На рис. показана структурна схема системи, що стежить з тахогенератором, а на рис. 16-13, б - стежить системи з запізнілої зворотним зв'язком. Нелінійна функція релейного елемента (індекс х вказує, що релейний елемент може мати також і постійне временнбй запізнювання. У розглянутих
Мал. 16-13. Структурні схеми релейного системи, що стежить, а - корекція введенням похідної від вихідної величини; б - лінеаризація введенням запізнілої зворотного зв'язку.
стежать системах визначається головним чином часом спрацьовування і відпускання контакторів.
Для досліджень часто буває необхідно привести структурні схеми нелінійних систем до найпростіших одноконтурним (рис. 16-9), В цьому випадку для схеми рис. 1643, а
для схеми рис. 16-13, б
У деяких випадках дослідження проводять на основі рівнянь нелінійних систем. Рівняння для схеми рис. 16-13, а щодо х буде мати вигляд:
де постійна напруга мережі, що підводиться контакторами до щіток двигуна. Зауважимо, Система рівнянь схеми рис. 16-13, б матиме такий вигляд:
б) Гідравлічна релейний стежить система (рис. 16-14). Керований об'єкт стежить системи приводиться в обертання гидромотором поступального руху. Гидромотор харчується від насоса змінної продуктивності. Продуктивність насоса і швидкість обертання установки пропорційні нахилу обертових циліндрів або відхиленню важеля управління а. Важіль управління приводиться в рух електричним сервомотором постійної швидкості з електромагнітними фрикційними муфтами. Електромагніти муфт управляються поляризованим реле, підключеним до виходу електронного підсилювача ЕУ.
В електронний підсилювач надходять: сигнал неузгодженості від сельсинов і сигнал зворотного зв'язку від потенціометра важеля управління. Поляризоване реле і електромагнітні муфти утворюють релейний елемент, вихідною величиною якого є швидкість обертання або швидкість переміщення рейки важеля, Зв'язок цієї швидкості з кутом повороту важеля образ першої інтегруюча ланка системи.
Другим інтегруючим ланкою є зв'язок між вихідним кутом повороту установки і її швидкістю. Крім того, зв'язок між поворотом важеля і швидкістю установки пов'язана нелінійної залежністю типу. «Нечутливість». Таким чином, розглянута стежить система
Мал. 16-14. Гідравлічна релейний стежить система.
Мал. 16-15. Структурна схема стежить системи з двома нелінійними елементами
являє собою систему з двома нелінійними елементами. Структурна схема стежить системи приведена на рис. 16-15.
в) Стежить система з керуванням двигуна від обмоток збудження (рис. 16-16).
Мал. 16-16. Стежить система з керуванням двигуном від обмоток збудження.
Двигун стежить системи через опір, значно більше опору якоря, підключений до мережі з напругою, істотно ббльшім протидії е. д. з. двигуна. В результаті цього можна вважати струм якоря величиною постійною. Двигун має розщеплену обмотку збудження, що включається поляризованим реле.
В одну обмотку реле надходить сигнал помилки, в другу - коригувальний сигнал тахогенератора,
Мал. 16-17. Структурна схема системи з управлінням двигуном від обмоток збудження.
Рівняння системи з урахуванням сухого тертя в навантаженні має вигляд;
де момент інерції двигуна і пов'язаних з ним обертових частин; - кут повороту вихідного вала стежить системи; крутний момент двигуна: момент сухого тертя; - релейний характеристика; порція сигналу тахогенератора.
За рівняння (16-19) на рис. 16-17 складена структурна схема системи, що стежить. На схемі позначено Як видно, і в цій системі є два нелінійних елемента: релейний елемент і сухе тертя, який утворює зворотний зв'язок навколо інтегруючого ланки,
г) Система регулювання температури.
Мал. 16-18. Схема системи регулювання температури,
Мал. 16-19. Структурна схема системи регулювання температури.
запізнювання релейного елемента. Динамічні властивості об'єкта можуть бути представлені динамічними властивостями інерційної ланки. Викладене дозволяє побудувати структурну схему релейного регулювання температури (рис. 16-19),
Опис різних релейних систем можна було б продовжити. Вони досить поширені в автоматиці. Відзначимо, що велика кількість автопілотів є релейними, як і більшість систем «відпрацювань» (стежать систем) лічильно-обчислювальних пристроїв. Релейними системами являйся вібраційні регулятори напруги деяких генераторів.
У багатьох випадках в релейних системах застосовується вібраційна лінеаризація релейних елементів.
У цих випадках робочі процеси систем стають вельми близькими до процесів в лінійних системах і досліджуються вже методами лінійної теорії.