Файл: Основы авиационной автоматики учеб. пособие.pdf

Из (1.84) следует, что амплитудно-частотная характеристика 1117 (у'ш) | соединения равняется произведению амплитудно-ча­ стотных характеристик звеньев

Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика L (ш) соединения равняется сумме логарифмических частотных харак­ теристик звеньев

Последнее соотношение широко используется для построения ло­ гарифмических частотных характеристик соединений.

Параллельное соединение. При параллельном соединении звеньев передаточная функция W(p) соединения равняется сум­ ме передаточных функций W(p)=W\(p) + • • • -Ь UP,,(у?).

Фазо-частотная характеристика W (у'ш) соединения звеньев равняется сумме фазо-частотных характеристик звеньев

W(ja) = W 1(jx) Н--------\-W„ (y'tu)

иможет 'быть получена геометрическим суммированием векторов W x(у<о) . . . . W n (усо) при одинаковых частотах.

Встречно-параллельное соединение. При встречно-параллель­ ном соединении звеньев амплитудно-фазовая характеристика W (у'о>) соединения связана с амплитудно-фазовыми характери­ стиками U7, (у'ш) и W 2{ju>) звеньев соотношением

74

Для соединений с жесткой обратной связью, когда и/2(_/ш)=1,

Построение проведите двумя способами: с помощью номограммы и путем по—

I Л А В А и

ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Любая автоматическая система состоит из отдельных элемен­ тов, определенным образом связанных и взаимодействующих ме­ жду собой. По своему функциональному назначению элементы автоматических систем можно подразделить на измерительные, усилительные, исполнительные устройства, а также устройства выработки управляющих сигналов и корректирующие устройст­ ва.

Указанные элементы образуют управляющую систему, кото­ рая вместе с объектом управления составляет замкнутую авто­ матическую систему. Управляющая система включает в себя все или часть перечисленных элементов и представляет собой еди­ ный конструктивный блок или состоит из нескольких функцио­ нальных блоков. Роль управляющей системы в системе автома­ тического регулирования выполняет регулятор, имеющий в сво­ ем составе те же функциональные элементы. В данной главе ос­ новное внимание будет уделено рассмотрению элементов САР с точки зрения их принципа действия, статических характеристик

идинамических свойств.

§2.1. ДАТЧИКИ СИГНАЛОВ

Составной частью любой замкнутой автоматической системы является измерительный элемент, реагирующий на изменение режима работы управляемого объекта.

Вкачестве измерительных элементов автоматических (рістем

впринципе могут, использоваться любые приборы и аппараты, применяющиеся для измерения различных физических величин (перемещения, скорости,давления, напряжения, тока и т. д.). Особенность работы этих приборов и аппаратов в схеме автома­ тической системы заключается в том, что результаты измерения

этих физических величин используются для создания сигналов управления.

Взамкнутой САР датчики сигналов совместно с элементам« сравнения выдают информацию об ошибке или отклонении регу­ лируемой величины от заданного значения с одновременным пре­ образованием ее в сигналы управления.

Вразомкнутой САУ (в системе компенсации) датчики сигна­

лов измеряют возмущающие воздействия, нарушающие задан-

77

ный режим работы управляемого объекта, и осуществляют пре­ образование их в 'Сигналы управления.

Чаще всего для целей управления используется электриче­ ская энергия, поэтому обычно датчики осуществляют преобразо­ вание измеренной величины в электрические сигналы. Однако имеются системы (гидравлические, пневматические), в которых сигналы управления объектом не являются электрическими. В таких системах выходные величины датчиков будут обладать тем видом энергии, который используется для управления объ­ ектом.

В общем случае датчик сигнала состоит из чувствительного (воспринимающего) элемента и промежуточных (дополнитель­ ных) преобразователей сигнала.

Под чувствительным или воспринимающим элементом пони­ мают устройство, непосредственно регистрирующее измеряемую величину в виде перемещения своих органов (термопара, мемб­ рана, гироскоп, фотоэлемент и др.). В простейшем датчике сиг­ нала может не быть промежуточных (дополнительных) преобра­ зователей сигнала. В этом случае понятия «датчик» и «чувстви­ тельный элемент» совпадают.

Мы использовали понятие датчика сигнала в широком смысле слова, когда под датчиком понимают любой измеритель, регист­ рирующий измеряемую величину в виде электрического или ино­ го сигнала управления. В сложных автоматических системах роль датчиков сигнала могут выполнять целые подсистемы, пред, ставляющие собой устройства, состоящие из множества элемен­ тов. Однако в дальнейшем ограничимся рассмотрением толь­ ко электрических датчиков, в которых осуществляется преобра­ зование линейных пли угловых механических перемещений в электрический сигнал управления.

Принцип действия и конструктивное выполнение датчиков, применяемых в автоматике, чрезвычайно разнообразны. Наибо­ лее широкое распространение получили датчики сопротивления, индуктивные, емкостные и еельсинные датчики.'

Вае электрические датчики механических перемещений так же, как и все электрические элементы автоматики в целом, мо­ жно разделить на две группы: параметрические и генераторные датчики.

У параметрических датчиков механическое перемещение вы­ зывает изменение некоторых параметров датчика (активного, индуктивного или емкостного сопротивлений), это приводит к из­ менению выходного сигнала.

В генераторных датчиках осуществляется непосредственное преобразование механической энергии в электрическую. Приме­ ром такого датчика может служить измеритель скорости враще­ ния — тахогенератор постоянного тока.

При изучении датчиков сигналов, так же как и других эле­

78

ментов автоматических устройств, будем рассматривать сле­ дующие основные характеристики или показатели:

1. Статическую характеристику — зависимость выходной ве­ личины от входной в установившемся режиме

где у — выходная величина, X — входная величина.

2. Коэффициент усиления или чувствительность датчика. В общем случае коэффициент усиления зависит от входной вели­ чины, поэтому за коэффициент усиления принимается производ­ ная от выходной величины по входной:

dx

Лишь в случае линейной характеристики датчика коэффици­ ент усиления может быть найден как отношение выходной вели-

чины к входной величине

3.Шумы датчика. Уровень и частотный спектр шумов зависят от конструктивных форм и принципа действия датчика.

4.Порог чувствительности или разрешающая способность —

это то наименьшее изменение входной величины Д а , которое вы­ зывает изменение выходного сигнала, превышающее уровень шу­ мов на выходе датчика.

Пороговая чувствительность датчиков обусловлена несколь­ кими факторами.

Из-за люфтов и трения в деталях или гистерезиса в магнит­ ных цепях датчики начинают выдавать выходную величину толь­ ко при определенном значении входной величины, превышающей зону нечувствительности датчика.

В некоторых устройствах порог чувствительности определяет­ ся наличием шумов, играющих роль при измерениях очень ма­ лых физических величин, когда собственные флуктуации токов в цепях датчиков становятся соизмеримыми с токами, вызванными и3'меряемой величиной.

5.Погрешность — отклонение реальной статической харак­ теристики от идеальной или влияние нагрузки на статическую характеристику датчика.

6.Наибольшая мощность выходного сигнала.

7.Входное усилие или входной момент датчика.

8.Динамические свойства.

9.Вес, приходящийся на единицу мощности, к.п.д. и др. Динамические свойства датчиков систем автоматического ре­

гулирования довольно высоки. Это обусловлено тем, что у боль­ шинства систем автоматического регулирования управляющие сигналы изменяются довольно медленно (период изменения не

79