Файл: Арховский В.Ф. Основы автоматического регулирования учеб. пособие.pdf

Обратная связь, увеличивающая влияние входного сигнала на выходной, называется положительной, а уменьшающая это влияние ■— отрицательной. При положительной обратной связи в

Техническое устройство, которое нуждается в оказании спе­ циально организованного воздействия для правильного выполне­

регулируемого реактивного сопла, поворотные лопатки спрямля­ ющих и направляющих аппаратов компрессора и др.

Процесс управления (регулирования) в объектах осуществля­ ется с целью получения требуемой величины некоторого пара­

* Здесь и далее (в разд. 1.3), если в скобках после выделенного термина приводится параллельный термин, то его применение не рекомендуется, хотя такое название может встречаться в литературе.

19

(регулируемым параметром). Задачей системы является поддер­ жание этой величины постоянной или изменение ее по опреде­ ленной программе.

Различают предписанное и действительное значение управля­ емой величины.

П р е д п и с а н н о е (заданное) значение — это такое значе­ ние управляемой величины, которое необходимо поддерживать

вданный момент для выполнения требуемой программы управ­ ления.

Де й с т в и т е л ь н о е (текущее) значение управляемой вели­ чины — его значение, измеренное в данный момент.

При выборе управляемых величин для ВРД учитывают воз­ можность простого и надежного контроля их и то, в какой мере они определяют режим работы двигателя при различных усло­ виях полета летательного аппарата. В качестве управляемой ве­ личины для ТРД с неизменяемой геометрией проточной части (нерегулируемые входное устройство, лопатки компрессора, ре­ активное сопло и т. п.) целесообразно выбрать его тягу, так как она наиболее полно определяет режим работы двигателя. Одна­ ко для контроля действительного значения тяги и сравнения с предписанным приходится постоянно ее измерять, что осуществ­ лять в полете очень сложно, а точность измерения тяги имею­ щимися средствами невелика. Это накладывает недопустимые погрешности при выполнении программы управления. Поэтому

вкачестве управляемой величины для такого ТРД выбирают число оборотов ротора, так как оно однозначно определяет тягу,

аизмерение числа оборотов несложно и достаточно точно.

Для двигателей более сложной конструкции в качестве уп­ равляемых величин выбирают, кроме числа оборотов, температу­ ру газа перед или за турбиной, степень понижения давления га­

ветствии с законом управления осуществляется с помощью уп­ р а в л я ю щ е г о в о з д е й с т в и я (регулирующего фактора).

А в т о м а т и ч е с к о й с и с т е м о й у п р а в л е н и я — АСУ (системой автоматического регулирования — САР *) называется совокупность взаимодействующих между собой управляемого объекта и автоматического управляющего устройства.

На рис. 1.14 схематично показана автоматическая система с одной управляемой величиной лг„ыхМ на выходе из управляемо­

* Если система выполняет только функции регулирования, а не управле­ ния, то в дальнейшем будем называть ее САР.

20

го объекта (УО). Автоматическое управляющее устройство (АУУ) вырабатывает определенное управляющее воздействие y(t) с таким расчетом, чтобы управляемая величина изменялась по требуемому закону в зависимости от значения задающей ве­ личины хвх(7Д характеризующей входное воздействие системы. Внешнее воздействие f ( t ) на автоматическую систему (на УО, а иногда и на АУУ) должно компенсироваться управляющим воз­ действием. С этой целью в приведенной схеме предусмотрена об­ ратная связь, являющаяся цепью воздействий, по которой прохо­ дит сигнал х0.с (t) от объекта к управляющему устройству. Это воздействие называется контрольным.

В качестве управляющих воздействий для ВРД (выбирают такие, которыми наи­ более просто оказывать влияние на управ­ ляемую величину. Так, для ТРД с неиз­ меняемой геометрией проточной части — это расход топлива, подаваемого в основ­ ную камеру сгорания; для двигателей с изменяемой геометрией — это, дополни­ тельно, площадь критического сечения реактивного сопла; площадь проходных сечений поворотных направляющих лопа­ ток компрессора; расход топлива, подава­ емого (в форсажную камеру двигателя и др.

Число управляющих воздействий дол­ жно равняться числу управляемых вели­

чин. Когда управляющих воздействий меньше, чем параметров процесса, подлежащих управлению, возможно введение ограниче­ ния для тех параметров, для которых не выбраны воздействия. До определенной величины такой параметр остается неуправляе­ мым и только при опасности увеличения его значения выше разре­ шенного одним из выбранных для объекта воздействием ограни­ чивают этот параметр. С этого момента он становится управляе­ мой величиной. При этом параметр объекта, который находился под контролем этого воздействия, становится неуправляемым, но значение его в любой момент не должно превысить разрешенно­ го. На этом принципе работают САР некоторых отечественных двухконтуриых турбореактивных двигателей (ДТРД), выполнен­ ных по двухвальной схеме.

оборотов ротора и максимального расхода топлива, ограничите­ ли степени повышения давления воздуха в компрессоре и макси­ мальной температуры газа перед турбиной и др.

При работе автоматических систем различают два режима:

21

— у с т а н о в и в ш и й с я , характеризуемый постоянным или колеблющимся с постоянной амплитудой предписанным значе­ нием управляемой величины;

— неу с т а н о в и в ш и и с я, характеризуемый изменением во времени предписанного значения управляемой величины, вызван­ ным внешним пли внутренним воздействием на систему.

Для ВРД внешним воздействием может быть изменение окру­ жающих условий в зависимости от высоты и скорости полета, а внутренним воздействием — контрольное воздействие, поступаю­ щее по цепи обратной связи или

отклонением.

В реальных системах процессы управления из-за постоянного наличия внешних воздействий проходят при рассогласованиях и перерегулированиях. Так, если управляющее устройство должно постоянно поддерживать предписанное значение управляемой ве­ личины, то внешние воздействия дают возможность поддержи­ вать эту величину вблизи требуемого значения лишь приблизи­ тельно. На рис. 1.15 изображен переходный процесс в такой сис­ теме. В идеальном случае управляющее устройство в любой мо­ мент времени t должно было бы поддерживать величину xDbIXo) значение которой изображено штриховой прямой. В реальных системах это условие невыполнимо (на рис. 1. 15 реальный про­ цесс поддержания управляемой величины показан сплошной кривой).

Автоматическое управляющее устройство должно быть вы­ полнено так, чтобы возможные рассогласования и перерегулиро­ вания не превышали величин, разрешенных техническими требо­ ваниями для данного объекта.

1.4. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Любое автоматическое управляющее устройство состоит из отдельных элементов, выполняющих определенные функции и имеющих множество конструктивных оформлений. Для ознаком­

22