Файл: Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 318
Скачиваний: 1
|
О С Н О В Н Ы Е С Т Р У К Т У Р Ы |
311 |
А н а л и з в о з м о ж н о с т е й с т р у к т у р с |
||
г л у б о к о й |
о т р и ц а т е л ь н о й |
о б р а т н о й |
с в я з ь ю . |
Глубокая отрицательная |
обратная связь |
открыла огромные возможности синтеза структур. По скольку эти возможности далеко не исчерпываются приве денными выше структурами, постараемся их раскрыть,
а)
Рис . 12.13. Реализация операции по с т р у к т у р е V I I с глубокой отрицательной
и положительной обратными связями: а) |
при д в у х входных сигналах; б) пр i |
мпогих входных |
сигналах. |
рассмотрев структуру с глубокой отрицательной обрат ной связью в более общем виде.
Пусть схема состоит из прямой цепи, цепи обратной связи и усилителя (рис. 12.14) (структура V). Прямая цепь и цепь обратной связи представляют со бой некоторые цепи, вы ходом которых является ток, усилитель — эле мент, усиливающий раз ность давлений на входе в К у раз без потребле
ния |
М О Щ Н О С Т И ИЗ |
В Х О Д - |
р и с . 12.14. |
Структура схем с г |
л у б о к о й |
отрп - |
|
Н Ы Х |
цепей И формирую- |
цательной |
обратной |
связью в |
общем |
виде |
|
щий параметр х, |
преоб |
|
|
|
|
|
|
разуемый далее |
в выход усилителя z, |
которым может |
|||||
быть |
любая воспринимаемая физическая величина |
и в |
любом представлении. Работает эта структура таким об разом, что при isTy->-oo минимизируется рассогласование
§ 1 2 ] |
О С Н О В Н Ы Е |
С Т Р У К Т У Р Ы |
313 |
применяется |
дополнительный преобразователь х - > z |
с |
|
аналогичной характеристикой, на вход которого подают |
х. |
||
Структура V-la- Если |
характеристика преобразова |
теля произвольна или невоспроизводима и z представ лено параметром, который несложно запомнить, то вы числение осуществляется циклически, в два этапа — z за поминают, затем, изменяя структуру, преобразуют в тре буемый сигнал.
Количество реализуемых функций желательно иметь по возможности большим. Поскольку это количество за
висит, естественно, от вида |
функии / 2 |
то необходимо |
||
применять все |
возможные |
виды этой функции. А так как |
||
вид функции |
I 2 (Z) |
зависит не только от структуры цепи |
||
обратной связи, но и от способа введения |
обратной свя |
|||
зи, то следует в свою очередь использовать |
любые возмож |
|||
ные способы введения обратной связи. |
|
|||
Из уравнения для тока цепи обратной |
связи |
|||
I2=K(s) |
(Р |
-P0)^K(s)p°, |
где P и К (s) — изображения входного давления и пере даточная функция цепи обратной связи, можно усмотреть два способа формирования обратной связи: z воздействует на вход р и на передаточную функцию К (s).
В первую группу (воздействие на вход цепи обратной связи) входит обратная связь по давлению. Вторую группу (воздействие на передаточную функцию цепи обратной связи) составляют все остальные способы формирования
глубокой отрицательной обратной |
связи: |
|
— по частоте импульсов, управляющих проводимостью |
||
пульсирующего |
сопротивления (z = |
/ ) ; |
— по объему камеры, управляющей проводимостью |
||
пульсирующего |
сопротивления (z = |
V); |
—по перемещению, управляющему проводимостью непрерывного сопротивления (z = h);
—по скважности, управляющей средней во времени
проводимостью (z = |
у); |
||
— |
по |
объему камеры (z = V); |
|
— |
по |
времени (z |
= if); |
— |
по |
цифровому |
множителю (z = D). |
В цепи обратной связи обычно устанавливают пассив ную цепь, передаточной функцией которой является операторная проводимость. Поскольку операторная
314 П О С Т Р О Е Н ИЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Х УСТРОЙСТВ [ГЛ. I V
проводимость — существенно положительная функция, то знак тока обратной связи однозначно определяется зна ком р°. Следовательно, только в случае отрицательной
обратной |
связи по давлению |
может изменяться |
знак |
i2 |
и схема |
работоспособна при |
изменении знака |
тока |
it. |
При всех других способах формирования обратной связи, когда воздействие осуществляется на функцию К (s),
& |
В) |
Рис. 12.15. Узел из двух сопротивлений с входами |
разных знаков, ток через |
который изменяет знак при прохождении управляющего сигнала z через значе ние г0 > 0: а) с одним управляемым сопротивлением; б) с обоими управ ляемыми сопротивлениями; в) с неуправляемыми сопротивлениями и пере ключателем.
знак i2 не может быть изменен сигналом z обратной связи, в связи с чем схема работоспособна лишь при определен ных сочетаниях входных сигналов, когда направления
токов i% |
и i x разные относительно узла |
S. |
Для |
устранения этого ограничения |
в каналах обрат |
ной связи необходимо применять узлы, ток i2 через ко торые изменяет свой знак при прохождении величиной z некоторого значения z0*). Таким узлом являются, напри мер, два параллельно соединенных сопротивления, у ко
торых |
входные |
давления |
pL |
и р2 |
имеют |
разные |
знаки |
|||||
(рис. |
12.15, а). |
При at |
= |
aLz |
суммарный |
ток |
г2 |
опреде |
||||
ляется |
из |
выражения |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Н = py-tz |
+ |
р°ая |
= plax |
{z — z0 ), |
|
(12.45) |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z „ = - - | - J > 0 |
|
|
|
(12.46) |
||||
— |
уровень |
отсчета |
z. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
*) |
При |
этом |
резко |
расширяется также диапазон |
изменения |
||||||
h |
— вместо z m a x / z m i n , ограниченного характеристиками элементов и |
требованиями к схеме, г> оказывается пропорциональным ( z m a x — г0):
: ( z m [ n — z0 ), изменяющемуся |
в любое число раз (так как минималь |
ное значение z° равно нулю |
и достигается при z = zg^>0). |
S 12] |
ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРЫ" |
31b |
Из выражения (12.46) следует, что стабильность z„ может быть обеспечена либо стабильностью p j и р°, что является частным случаем, либо равенством *) р \ = —р'{, что реализуемо в любом случае при переменном р\, но при дополнительной установке инвертора; при этом
z0 |
= а21ах. |
|
|
|
|
При управлении обоими сопротивлениями (рис. 12.15, |
|||
б), |
причем |
так, |
что sgn dajdz |
= —sgn da2/dz, |
|
i, = |
p\az + |
p° (a„ -az) |
= a (p° - p») (z - z0 ), (12.47) |
где
a 0 |
— суммарная |
проводимость |
обоих |
сопротивлений. |
||||||
|
Как и в схеме с одним управляемым сопротивлением, |
|||||||||
обеспечить |
постоянство уровня |
отсчета |
z0 |
можно |
либо |
|||||
за |
счет постоянства |
отношения |
Pi |
—, например, |
при |
|||||
— |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Pi-Pi |
|
|
|
|
pi |
= |
—pi, |
либо |
в |
частном случае, |
когда |
р \ = const и |
|||
р \ — const. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Схема с обоими управляемыми сопротивлениями слож |
|||||||||
нее, |
однако |
она обеспечивает больший коэффициент уси |
||||||||
ления dijdz |
(см. уравнения (12.45) и (12.47)), так как |
при |
разных знаках р \ и р \ р \ — р" > р?; при р° — —р\ управ
ление обоими сопротивлениями повышает dijdz |
вдвое. |
||||
Управление обоими сопротивлениями особенно эф |
|||||
фективно |
в |
некоторых |
структурах, |
обеспечивающих |
|
i2 = О при переменных по |
величине давлениях р? и р°. |
||||
Поскольку |
г2 |
= 0 может |
достигаться |
за счет |
z = z0 , |
то для случаев управления |
одним и двумя |
сопротивления |
ми имеем соотношения (12.46) и (12.48), из которых выте кает, что требуемый диапазон изменения z при обоих
управляемых сопротивлениях |
во много раз меньше. |
Так, если Д - - ^ — " т г ^ ^ т о |
Д л я рассматриваемых |
Ар\
*) Допустимо также р°/с = — p j .