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

тельности выходной величины к изменениям входной. Полагая, что обе величины хвх и хвых имеют одну и

ту же физическую природу, можно определить время дифференцирования То, если входная величина линейно изменяется во времени (рис. 26,а). Если, начиная с t = Q, Xsx(t) изменяется аналогично переходной функции инте-

грирующего звена, т. е.

\хвх

«игольной» функции или «игле» Дирака. Произведение амплитуды выходной величины и времени te, т. е. ампли­ тудно-временная площадь «иглы», является, однако, ко­ нечной величиной, равной произведению ХвхТц. Практи­ чески, конечно, невозможны ни бесконечные амплитуды, ни «игольная» функция.

, Комплексная передаточная функция дифференцирую­ щего звена имеет вид:

50

Примером дифференцирующего звена может служить конденса­ тор, проводящий ток смещения только тогда, когда напряжение на его обкладках меняется; ток смещения через конденсатор пропор­ ционален его емкости и скорости изменения напряжения.

18. НЕЛИНЕЙНОЕ ЗВЕНО

Нельзя ожидать, что все звенья объекта регулирования окажутся линейными.

В нелинейном звене зависимость между выходной и входной величинами не подчиняется линейному закону и описывается уравнением

*вых(0=Я*вх(0]. (82)

Примером такого звена может служить диод. При запертом состоянии диода отношение тока к приложенному напряжению очень мало; в открытом же состоянии, наоборот, оно велико. В на­ чальном состоянии это отношение имеет промежуточное значение.

K0 6=A*Bbix/A.vB X . (83)

Следовательно, здесь коэф­ фициент усиления идентичен крутизне характеристики.

Обычно стремятся найти зо­ ну наибольших отношений вы­

ходной величины ко входной. Поведение звена во времени и крутизна его характеристики определенным образом связаны друг с другом.

19. СОЧЕТАНИЯ ЗВЕНЬЕВ

Почти все звенья реального объекта регулирования об­ ладают свойствами нескольких рассмотренных типов звеньев сразу. Например, отношение напряжения на я'ко-

ре к напряжению возбуждения генератора подчиняется закономерностям, характерным не только для инерци­ онного звена 1-го порядка, но и- для пропорционального- и нелинейного звеньев, так как напряжение на якоре больше напряжения возбуждения, а при ненасыщенной магнитной системе машины это отношение выражается иначе, чем при насыщенной.

Наиболее часто встречаются сочетания звеньев: пропорционального и инерционного; пропорционального и с запаздыванием; пропорционального и дифференцирующего; интегрирующего и с запаздыванием; инерционного и с запаздыванием.

Г Л А В А Ч Е Т В Е Р Т А Я

ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ

в основном многокаскадные усилители постоянного на­ пряжения и постоянного тока с возможно большим ко­ эффициентом усиления и большой шириной полосы про­

воспринимающими на входе разность напряжений. В со­

•В этом случае говорят о синфазном управлении. Выход, наоборот, часто делают не симметричным. Это значит, что потенциал выходной точки следует относить к по­ тенциалу «нулевой» шины М.

Требования, предъявляемые к усилителям, связаны с особенностями их применения или особенностями .си­ стемы, в которую они встроены (максимально возмож­ ное выходное напряжение или возможно : более-полное согласование с нагрузкой; работоспособность в желае­ мом интервале температур окружающей среды' и т. п.)\

-• Кроме того, имеется ряд важных условий, которые ни­

52

В общем случае усилитель, работающий в схеме ре­ гулятора, при неизменном входном постоянном напряже­ нии выдает на выходе сигнал обратного знака. При воз­ растании частоты возникает дополнительный сдвиг фазы, а усиление падает. Предположим, что при некоторой частоте дополнительный сдвиг фазы достигает 180°, так что полный сдвиг фазы становится равным 360°. Если

Рис. 28. Упрощенная схема замещения усилителя регулятора.

при этом усиление все еще остается большим единицы (или равным единице), то обратная связь выхода со вхо­ дом, отрицательная при нулевой частоте, начиная с не­ которой высокой частоты становится положительной. При усилении, равном единице, это приводит к незату­ хающим колебании на выходе усилителя; параметры та­ ких колебаний не зависят от величины входного сигнала. Поэтому необходимо добиваться того, чтобы ни при од­ ном значении частоты из той полосы, где коэффициент усиления превышает единицу, сдвиг фаз между выход­ ным и входным сигналами не отклонялся от 180° боль­ ше.чем на 135°. Это обычно позволяет избежать изме­ нения характера обратной связи на высоких частотах.

в усилителе постоянного напряжения это в полной мере не достижимо, то необходимо выполнить следующие условия. Напряжение на входе, при котором выходное напряжение' становится равным нулю (напряжение сме­ щения нуля), должно быть по возможности меньшим. Совершенно независимо от этого при нулевом входном сигнале во входной цепи усилителя должен протекать ток, необходимый для того, чтобы свести к нулю иапря-

53

жение на выходе. Этот ток - (ток смещения нуля) должен быть также по возможности меньшим.

Наконец необходимо, чтобы в управляемой области режимов усилителя выходной сигнал был пропорциона­ лен входному. Это означает, что статическая характери­ стика усилителя должна быть линейной настолько, на­ сколько это достижимо.

Усилитель регулятора как четырехполюсник

Будем рассматривать усилитель регулятора как четы­ рехполюсник с двумя входными зажимами, симметрич­ ными относительно общей шины М, потенциал которой считается равным нулю, и с выходным зажимом, потен­ циал которого отсчитывается от потенциала шины M (рис. 28).

Имеем

UBX=Uvxl-UBx2. (84)

Напряжение UBXi на входе £і вызывает на выходе усилителя напряжение —U, которое в установившемся режиме находится в противофазе со входным напряже­ нием. Поэтому оба напряжения при частотах, близких к нулю, всегда имеют противоположные знаки. Напро­ тив, напряжение UBX2 на входе Е2 вызывает на выходе в установившемся режиме появление напряжения того же знака.

Такое построение усилителя с симметричным входом приводит к тому, что положительному входному напря­ жению UBX или положительному входному току Івх со­ ответствует по окончании переходного процесса отрица­ тельное выходное напряжение —<UBhXx.

Для дальнейшего анализа четырехполюсника «уси­ литель регулятора» следует четко уяснить себе различие

Динамические свойства играют первостепенную роль при изучении процессов регулирования. Считается, что лю­ бое изменение àUBX напряжения между входными за­ жимами линейно связано через комплексное входное со­ противление ZB 3 C с изменением входного тока А / в х (рис. 2è):

64