Теоретические сведения. Известно, что повышение точности системы регулирования достигается увеличением коэффициента усиления

Известно, что повышение точности системы регулирования достигается увеличением коэффициента усиления. В то же время его величина, исходя из устойчивости, ограничивается значениями параметров системы. В связи с этим возникает необходимость введения в систему управления дополнительных устройств, обеспечивающих устойчивую работу АСР. Дополнительные устройства позволяют изменять соотношения постоянных времени звеньев, что приводит увеличить значения коэффициента усиления и улучшить качество переходного процесса.

Обеспечение устойчивой и качественной работы системы управления с помощью дополнительных устройств есть коррекция, а сами устройства называются корректирующими.

Коррекция системы может осуществляться различными способами. Наиболее широкое распространение получили дополнительные обратные связи, охватывающие одно или несколько звеньев (параллельные корректирующие цепи), и последовательные корректирующие устройства.

Охват звена обратной связи приводит к изменению передаточной функции этого звена и системы в целом.

Различают жесткую и гибкую обратные связи. В некоторых случаях обратная связь может обладать свойствами жесткой и гибкой обратных связей. Жесткая обратная связь изменяет и динамические, и статические свойства системы, так как действует и в переходном, и в установившемся режимах работы. Гибкая обратная связь действует только в переходном режиме и на статические свойства системы не влияет.

При гибкой обратной связи происходит только дифференцирование сигнала входной переменной. В простейшем случае звено гибкой обратной связи W_ос(р) на структурной схеме может быть представлено в виде идеального или реального дифференцирующего звена (по первой производной):

При охвате гибкой обратной связью безынерционного звена изменяется структура звена (получается инерционное звено 1-го порядка).

Часто для получения заданных показателей качества переходного процесса достаточно эффективным оказывается введение в систему последовательных корректирующих устройств (ПКУ).

В электрических АСР ПКУ, как правило, представляют собой четырехполюсники. Последовательные корректирующие устройства могут применяться в схемах как самостоятельно, так и в сочетании с параллельным корректирующим устройством. Во многих случаях в цепях постоянного тока используются пассивные четырехполюсники, составленные из емкостей и омических сопротивлений (контур RC). Их основными преимуществами являются простота изготовления и дешевизна, возможность использования стандартных деталей, легкость замены отдельных элементов и отсутствие подвижных частей. Примерами таких четырехполюсников могут служить:

1. Дифференцирующее звено с заданной зоной дифференцирования представлено на рисунке 5.

Рисунок 5. Дифференцирующее звено с заданной зоной дифференцирования:

а - принципиальная схема; б – ЛАЧХ и ФЧХ.

Его передаточная функция:

где

Как видно из рисунка 5, б фазочастотная характеристика дает опережающий сдвиг в зоне восходящей части ЛАЧХ с максимумом, приходящимся на середину наклонной части ЛАЧХ звена.

2. Интегрирующее звено с заданной зоной интегрирования представлено на рисунке 6.

Рисунок 6. Интегрирующее звено с заданной зоной интегрирования:

а - принципиальная схема; б – ЛАЧХ и ФЧХ;

в – ЛАЧХ при изменении R₂

Передаточная функция звена: ,

где ; .

Из рис. 6(в) видно, что при увеличении R₂ изменяются постоянные времени Т₁ и Т₂, что вызывает смешение характеристик в область меньших частот.

3. Интегро-дифференцирующая RC-цепь приведена на рисунке 7.

Рисунок 7. Принципиальная схема интегро-дифференцирующего звена.