Классификация систем автоматического управления. Условно-графическое представление САУ. Правила преобразования структурных схем, страница 5

Наличие в САУ не только контуров для управляющих сигналов, но и контуров по возмущающим воздействиям позволяет построить инвариантные САУ, в которых регулируемые величины “не чувствуют” возмущающих воздействий.

Рис. В.3.8. Функциональные схемы трехконтурных САУ автономной (а), с общим отклонением (б), подчиненного регулирования (в) и двухконтурной   комбинированной (г)

В.3.3. Классификация по характеру параметров САУ

Далее будет показано, что основными характеристиками элементов и САУ в целом являются статическая  (в установившемся режиме) и переходная , при  (в динамическом, т.е. переходном режиме). Основным параметром статической характеристики является крутизна  – коэффициент передачи, а переходной постоянная времени  и коэффициент затухания . Характер этих параметров элементов и определяет данную классификацию (рис. В.3.9)

Рис. В.3.9. Фрагмент общей схемы классификации САУ.

Линейными (нелинейными) называются САУ, состоящие из элементов с линейными (нелинейными) характеристиками (рис. В.3.10).

Рис. В.3.10. Статические характеристики линейных (а), нелинейных (б) элементов и элементов с зоной нечувствительности (в).

В стационарных САУ параметры элементов не изменяются во времени, а в нестационарных изменяются.

САУ с запаздыванием имеет в своем составе, хотя бы один, элемент, сигнал на выходе которого появляется с задержкой во времени относительно момента подачи входного сигнала. Статическая характеристика такого элемента имеет зону нечувствительности (рис. В.3.10. в).

В состав САУ с распределенными параметрами входят протяженные элементы, параметры которых распределены в пространстве (многозвенные фильтры, линии передачи ВЧ-сигналов, канаты, транспортеры и т.д.).

Пример В.3. Статическая характеристика потенциометрического датчика положения.

                       Датчик – это элемент САУ, преобразующий неэлектрический сигнал в   электрический

В данном примере будет рассматриваться выполненный на основе переменного резистора (потенциометра) датчик (рис. В.3.11), преобразующий угловую координату положения его движка  (входной сигнал) в электрическое напряжение между движком и одним из концов потенциометра  (выходной сигнал).

Рис. В.3.11. Конструкция (а) и электрическая схема (б) потенциометрического датчика угла: 1-обмотка, 2-диэлектрический каркас, 3-движок, 4-контактное токопроводящее кольцо, 5-выводы концов обмотки и контактного кольца.

Электрическая схема датчика построена при допущениях, что индуктивность L и емкость C обмотки, а также сопротивление R контактов движка пренебрежимо малы.

Кроме того, будем считать, что намотка обмотки выполнена равномерной, а нагрузка (входное сопротивление следующего за датчиком электронного блока) чисто активная.

В этом случае согласно законов Ома и Кирхгофа можно записать систему уравнений

Исключая промежуточную переменную i0, найдем

.

Учитывая, что , и вводя относительные величины входного  и выходного  сигналов, а также полного сопротивления датчика , окончательно получим уравнение статической характеристики в следующем виде

.                        (В.9)

Рис В.3.12. Статические характеристики потенциометрического датчика положения.

Анализ соотношения (В.9) и вид статических характеристик показывает, что при малых нагрузочных сопротивлениях () датчик является нелинейным элементом, а при больших () – линейным со статической характеристикой .

В связи с этим при проектировании САУ рекомендуется такие датчики подключать к электронным блокам, имеющим входные сопротивления значительно большие, чем сопротивление датчика.

В.3.4. Классификация по характеру (по типу) управляющего сигнала (воздействия).