Файл: Фрер Ф. Введение в электронную технику регулирования.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.07.2024

Просмотров: 148

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Постоянную

времени сглаживания / г

можно с

большой точно­

стью определить

из переходной функции

(рис. 55,6)

как отрезок на

оси абсцисс между моментом скачка и абсциссой точки пересечения

кривой / Л ы х

с горизонталью, соответствующей изменению выход­

ного сигнала на

63%. Постоянную времени инерционного звена

1-го

порядка можно

также найти, проведя -касательную к кривой в

точ-

Рис. 56. Схема активного сгла­

Рис. 57. Переходная

функция

живающего звена.

инерционного звена 1-го

порядка,

 

обладающего свойством

насыще­

 

ния.

 

ке, соответствующей скачку входного сигнала; отрезок, отсекаемый касательной на горизонтали установившегося состояния, и есть по­ стоянная времени /г . Последний метод дает большую погрешность, так как точно провести касательную трудно.

Рис. 58. Схема инерционного звена 2-го порядка.

Если требуется объединить свойства инерционного звена 1-го порядка и звена с пропорциональным усилением, то часто применя­ ют схемы, у которых емкость находится не во входных цепях. Тогда говорят о так называемом активном сглаживании, потому что сгла­ живающая функция формируется самим усилителем (рис. 56).

Так как

1

z.,

=

 

-

R '

7

 

1

 

 

 

1

+ / Л . С ,

 

 

 

РСг

 

 

*

 

 

 

 

99

 

 

 

 

 



то передаточная функция

Переходная функция имеет тот же вид, что и на рис. 55,6, но

с постоянной времени сглаживания, равной

RiCi.

 

 

Если

| ^ в х ' | Кр^> | L/B ых.макс—£/выхо|,

 

 

 

 

 

то регулятор входит в режим насыщения.

 

 

 

 

Из рис. 57 можно заключить, что при

возрастании

напряжения

по экспоненциальному закону в управляемой

области

находится

только крутая

часть

кривой

(до значения

£ / В ых.макс),

тогда

как

у спадающей

ветви

в этой

области лежит

вся

экспонента (от

зна­

чения t/вых.мано ДО Увыхо) .

В некоторых случаях простого сглаживания с использованием инерционного звена 1-го порядка оказывается не достаточно. Если переходный процесс должен протекать быстрее, а высшие гармони­ ки — подавляться глубже, то целесообразнее использовать инерцион­ ное звено 2-го порядка. В общем виде уравнение передаточной функции инерционного звена 2-го порядка записывается в виде (43) и содержит относительный коэффициент демпфирования £, опреде­ ляющий тип переходного процесса. Ход процесса особенно благо­ приятен при £ = 1 / 1 ^ 2 . При такой настройке системы регулирования получают оптимум модуля передаточной функции 1 .

Указанные свойства можно реализовать с помощью схемы, при­

веденной на

рис. 58.

 

9. Изменение

коэффициента пропорционального

усиления

При проектировании в большинстве случаев невозможно с достаточ­ ной точностью определить постоянные времени, необходимые для оптимизации регулятора, на основании только расчетных данных, без измерений параметров объекта регулирования. Точно так іже и вели­ чину требуемого коэффициента пропорционального усиления регулятора можно окончатель­ но установить только с учетом свойств объекта после прове­ дения измерений на объекте.

Поэтому іпри «аладае 'необхо­ димо иметь возможность легко изменять коэффициент пропор­ ционального усиления. Для этого применяют специальную схему. .

Рис. 59. Схема регулятора с де­ лителем напряжения в цепи обратной связи.

Если цепь обратной связи питать от выхода усилителя че­ рез делитель напряжения, то ток обратной связи h , за­ висящий от выходного иалря-

1 См. уравнения (225) и (227).

100


жеыня, уменьшается; в силу этого

ослабевает

и

его действие,

уменьшающее коэффициент

усиления

(/D x = /oЛ)-

Делитель

(обыч­

но потенциометр) включают

между выходным зажимом

А и

нулевой

шиной M усилителя (рис. 59).

При рассмотрении такой схемы удобно считать, что входной за­ жим усилителя Еі из-за малого потребления мощности входной цепью имеет нулевой потенциал. При этом входной ток / 0 должен протекать по цепи обратной связи и должен быть почти равным току Ii, обу­ словленному выходным напряжением. Отсюда следует, что независи­ мо от положения движка потенциометра потенциал движка относи­ тельно входного зажима Еі остается неизменным. Значит, выходное напряжение усилителя будет тем выше, чем дальше отводится дви­ жок потенциометра от его конца, подключенного к шине выхода А .

Комплексное входное сопротивление Z 0 включает в себя актив­ ную часть Ro\ точно так же в комплексное сопротивление обратной связи Zi входит активное сопротивление Ri. Исходный коэффициентпропорционального усиления

 

/Ср = - | - .

(168)

При

питании цепи обратной

связи частью а выходного напряже­

ния ( 0 ,

1 ^ - а ^ І ) коэффициент

пропорционального

усиления

 

 

Н Ь

<бі9>

Это приближение тем точнее, чем меньшим является полное со­ противление делителя Rq по сравнению с активным сопротивлением цепи обратной связи Ri. Если условие Rq<g.Rt не выполняется, то для коэффициента пропорционального усиления, а также для по­ стоянных времени необходимо использовать следующие соотношения:

 

 

 

 

 

1 + (а — а«)

ft;//?, .

(170)

 

 

ра — 'Ч>

 

 

а

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.(171)

 

 

rffl«

=

7 - n , [ l +

( « - « * ) "

 

(172)

 

 

 

 

 

1 + ( а - а » )

Ri'

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

Тупа —

 

 

 

 

Rq

 

(173)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

ПИД-регулятора

с

пассивной обратной связью (рис. 51)

в уравнение (172)

вместо

R\

следует

подставить полное

продольное

сопротивление R1+R2.

 

 

 

 

 

 

 

 

Соотношение

(173)

относится

к

ПД-регулятору (рис. 47,6) и

ПИД-регулятору с пассивной

обратной связью

(рис. 51). В ПИД-ре^.

гуляторе

с активной обратной

связью

(рис. 53)

изменение

положения

движка потенциометра не приводит к изменению времени упрежде­ ния Гул.

101


Кртаіе того, можно подсчитать, что для активного сглаживаю­ щего звена (рис. 56) пропорциональное изменение выходной величины при 'Применении делителя напряжения ів цепи обратной связи и при подаче скачкообразного сигнала на вход звена в момент скачка за­ висит от величины

*P. =

 

tfp(I-«)-j|--

(174)

Таблица 1 для величины Г1 +

(а — о2 )

и

табл. 2 для ве­

личины

позволяют

судить,

какова степень

влияния положения движка потенциометра 'а и соотношения сопро­ тивлений «а параметры регулятора.

Т а б л и ц а 1

Rq

З н а ч е н и я 1 + (а—а2 ) - ^ -

а

Rq

1,0

ю

 

 

 

0,1

1,009

1,09

1,9

 

0,3

1,021

1,21

3,1

 

0,5

1,025

1,25

3,5

 

0,7

1,021

1,21

3,1

 

0,9

1,009

1,09

1,9

 

 

 

 

Т а б л и ц а

2

З н а ч е н и я — [1 + (а — а2 ) о - 3 ]

 

 

 

а

На

1,0

m

 

 

 

0,1

10,09

10,9

19

 

0,3

3,4

4,04

10,35

 

0,5

2,05

2,5

7

 

0,7

1,45

1,72

4,42

 

0,9

1,12

1,21

2,11

 

10. Другие схемы

включения Zu и Z i

 

 

 

В некоторых

особых случаях для

получения дополнительных

эф­

фектов приходится отказываться от типовых схем, "рассмотренных

выше.

 

 

 

 

Последовательное соединение

R0 и С

0

на входе.

Такое соедине­

ние (рис. 60,а) применяют для

дифференцирования

напряжения,

являющегося шалотом частоты вращения

 

машины.

 

102