Файл: Основы авиационной автоматики учеб. пособие.pdf

объекта у по цепи обратной связи подается через датчик сигнала на сравнивающее устройство для измерения отклонения регули­ руемой величины от заданного значения.

Если регулируемая величина у отличается от заданного зна­

чения X, то сравнивающее устройство выдает сигнал, пропорцио­ нальный отклонению е — л —у, который после усиления переда­ ется на исполнительное устройство, перемещающее регулирую­ щий орган. Перемещение регулирующего органа вызывает изме­ нение регулируемой величины таким образом, что отклонение е сводится к нулю. Рассмотренный принцип работы системы носит

•название принципа регулирования по отклонению. Характерной особенностью систем, работающих по принципу отклонения, яв­ ляется наличие обратной связи. В системе с обратной связью мы имеем замкнутый контур прохождения сигналов, что условно по­ казано на функциональной схеме (ем. рис. 0.5).

Иногда совокупность из сравнивающего устройства с датчи­ ком сигнала и задающим устройством, усилителя и пополнитель­ ного устройства называется регулятором. Тогда система автома­ тического регулирования может быть представлена состоящей из объекта и регулятора, образующих замкнутый контур. В ряде случаев регулятор представляет собой единую конструкцию.

Указанный на схеме рис. 0.5 состав элементов простейшей си­ стемы автоматического регулирования часто оказывается не­ достаточным для получения хороших характеристик качества ре­ гулирования. Для обеспечения устойчивости, точности и других показателей регулирования в систему вводят специальные эле­ менты, называемые корректирующими устройствами. Корректи­ рующие устройства подразделяются на последовательные КУі и параллельные КУгНа функциональной схеме (рис. 0.6) показа­ но включение этих устройств в контур регулирования.

Рис . 0.6. Функциональная схема САР с корректирующими устройствами

Всистемах автоматического регулирования, работающих по принципу отклонения, сравнивающее устройство осуществляет несложную математическую операцию

е, = k xX — k 2y ,

14

где =i — сигнал, пропорциональный отклонению; ku k2 — коэффициенты пропорциональности.

При конструировании регуляторов обычно стремятся обеспе­ чить равенство k\ = k2 = k, тогда

в, = k (х —у) = ке,

где е— X —у — отклонение, ошибка или рассогласование.

В зависимости от характера изменения во времени заданного значения регулируемого параметра системы автоматического ре­ гулирования делятся на системы стабилизации, следящие си­ стемы и системы программного регулирования.

Системы автоматической стабилизации предназначены для поддерживания регулируемой величины у на заданном уровне. В таких системах л;—const и при е 0 t/^x=const.

В следящих системах входная величина изменяется по произ­ вольному и даже случайному закону во времени x—x(t). Если е =0, то выходная (регулируемая) величина системы повторяет закон изменения входной величины — «следит» за ее изменения­ ми y(t)^x(t) .

В автоматических системах программного регулирования обе­ спечивается изменение регулируемой величины по определенной

15

РМ, перемещающую регулирующий орган — руль самолета. При отклонении руля на самолет действует момент в сторону умень­ шения возникшего отклонения. Если отклонение равно нулю — руль неподвижен.

Следящая система. Для дистанционного управления различ­ ными объектами широкое распространение получили следящие системы. Следящие системы используются для дистанционного управления подвижными артиллерийскими установками само­ лета, в счетно-решающих устройствах прицелов, ,в системах ра­ диотехнического и приборного оборудования самолетов и т. д.

Р и с. 0.8. Упрощенная схема следящей системы

Упрощенная схема одного из видов следящей системы изо­ бражена на рис. 0.8. Следящая система обеспечивает поворот выходной оси вслед за поворотом входной оси. При этом, как правило, обеспечивается усиление по мощности.

На входе следящей системы задается произвольный закон для угла поворота во времени а (і) Тот же самый закон пово­ рота во времени автоматически воспроизводится на выходе си­ стемы ß = a ((}. Если угловые положения выходной и входной осей одинаковы, то говорят, что они согласованы. Если эти углы различны, то входная и выходная оси рассогласованы и раз­ ность углового положения осей является отклонением или углом рассогласования. Угол рассогласования измеряется мостом из потенциометров и в виде электрического напряжения как управ­ ляющий сигнал воздействует на усилитель У и далее на электро­ двигатель М. Электродвигатель через редуктор Р поворачивает выходную ось так, чтобы угол рассогласования уменьшался. Ес­ ли повернуть входнуіо ось на некоторый угол, то, устраняя угол рассогласования, электродвигатель повернет на тот же угол и выходную ось. При вращении входной оси электродвигатель, стремясь устранить угол рассогласования, будет поворачивать выходную ось в ту же сторону. Таким образом, выходная ось бу­ дет следить за угловым положением входной оси.

Помимо систем, работающих по принципу отклонения, суще­ ствуют системы, в которых управление производится только в

16

зависимости от возмущающих факторов, т. е. по разомкнутой схеме. В такой системе (рис. 0.9) датчиком Д измеряется возму­ щение и через усилитель У и исполнительное устройство ИУ оказывается воздействие на объект, обратное действию возму­ щения, в результате чего происходит компенсация возмущения. В такой системе нет связи .выхода со входом, т. е. нет замкнуто­ го контура 'прохождения сигнала.

Рис. 0.9. Функциональная схема системы компенсации

По управляемой величине у — система разомкнутая. Такие системы называются системам« компенсации возмущающих воз­ действий. В качестве примера системы, работающие по принци­ пу компенсации возмущающих воздействий, можно назвать воз­ можную схему системы стабилизации напряжения. Возмущения­ ми, вызывающими отклонения напряжения от номинального, яв­ ляются изменения скорости вращения и тока нагрузки.

Если измерять скорость вращения генератора и подавать к обмотку возбуждения генератора сигнал, пропорциональный от­ клонению этой скорости от номинальной, то мы получим разомк­ нутую систему, работающую по принципу компенсации возмуще­ ний. Аналогично может быть создана система компенсации изме­ нения тока нагрузки.

Кроме рассматриваемых автоматических систем, существует большое количество так называемых конечных автоматов. К ним

.могут быть отнесены цифровые вычислительные машины, авто­ мат открытия огня и сбрасывания бомб, автомат запуска двига­ теля, аэрофотоашіарат и др.

Такие автоматы, получив управляющий импульс, совершают цикл операций, после чего останавливаются или приходят в ис­ ходное состояние. Выполняя определенные операции, такие авто­ маты проходят через ряд состояний, число которых является ко­ нечным, отсюда название — конечные автоматы.

§ з. понятие оператора

Автоматическую систему можно рассматривать как некоторое

устройство, которое входному сигналу x(t) = {хДі), х 2 (t), . . .

... ,хп (^)} по определенному закону ставит в соответствие выход-

библиоіѳка СССР

чеоких систем и различные их соединения также можно рассмат­ ривать как некоторые устройства, которые по определенному за­

кону преобразуют входной для данного элемента или соединения

—►

сигнал x(t) в выходной сигнал у(і). В таком случае функциони­ рование автоматических систем и их элементов может быть ма­ тематически описано на языке операторов.

Оператор А также иногда называют преобразованием или функ­

цией, заданной на множестве <л:(/)>функций x(t).

—►

Функцию x(t) называют входным сигналом, а функцию y(t) —

выходным сигналом или реакцией на входную функцию x(t). Оператор А называют одномерным, если m = 1 и л=1, т. е.

когда входной и выходной сигналы представляют собой скаляр­ ные функции времени. Если же/і=тИ,либо тф\,т. е. когда вход­ ной и выходной сигналы, или хотя бы один из них представляют собой совокупность функций времени или, как мы будем гово­ рить, векторную функцию, то оператор называется многомер­ ным.

Рассмотрим примеры операторов.

1. Оператор дифференцирования }'{() = dx{t) . Этот оператор dt

определен на множестве дифференцируемых функций. Согласно этому оператору, функции x(t) ставится в соответствие ее произ­ водная.

2. Оператор возведения в квадрат y(t)= x2(t).

В этом случае функции x(t) ставится в соответствие квадрат* этой функции.

3.Оператор умножения на фиксированную функцию a(t)

Уit) = a(t)x(t).

4.Одномерный оператор, задаваемый дифференциальным уравнением п-то порядка

У я)( 0 - Я У ,,- 1) ( < ) . . . . , / ( * ) , x(t), t],

с известными начальными условиями

Этот оператор функции x(t) ставит в соответствие функцию y(t), которая является решением указанного дифференциального урав-

18