Раздел: Документация
0 ... 107 108 109 110 111 112 113 ... 143 При вибрационной линеаризации обеспечивается плавная зависимость среднего значения (постоянной составляющей) выходного напряжения реле от значения медленно меняющейся входной величины (рис. 10.21, б). При напряжении управления иу = 0 якорь реле колеблется около нейтрального положения и подключает к обмоткам В (вперед) и Н (назад) возбуждения двигателя М напряжение питания на равные промежутки времени. Двигатель совершает колебания, имея нулевую среднюю скорость вращения. При подаче напряжения управления иу время замыкания контактов 2—/ и 2—3 становится различным. Среднее значение напряжения «Ср, подаваемого на двигатель, будет отлично от нуля. Средняя скорость двигателя будет пропорциональная напряжению управления иу. Вид зависимости значения выходного напряжения реле иср от напряжения управления иу определяется формой колебаний иа. Линейная зависимость обеспечивается при пилообразной форме колебаний [32, 671. Г многих случаях для вибрационной линеаризации используются собственные колебания (автоколебания) системы. В этом случае применяются специальные меры для повышения частоты и уменьшения амплитуды автоколебаний. Одним из способов получения автоколебаний высокой частоты является охват нелинейного элемента такой обратной связью, благодаря которой местный замкнутый контур сам становится генератором колебаний высокой частоты. 10.9. Нелинейные корректирующие устройства Все корректирующие устройства, применяемые в системах автоматического управления, можно разделить на линейные и нелинейные. Линейные корректирующие устройства имеют ряд достоинств и широко применяются для улучшения динамических свойств как линейных (см. гл. 5), так и нелинейных автоматических систем. Вместе с тем линейным корректирующим устройствам присущи и недостатки. К ним, в частности, следует отнести жесткую зависимость между амплитудными и фазовыми частотными характеристиками. Так, например, дифференцирующие фазоопережающие цепи создают положительный сдвиг, но одновременно вносят ослабление в области низких частот, т. е. в области спектра полезного сигнала (рис. 5.6). Этим объясняется низкая помехоустойчивость дифференцирующих цепей. Интегрирующие корректирующие контуры подавляют высокие частоты, но при этом создают запаздывание колебаний по фазе (рис. 5.12), что приводит к ухудшению переходных процессов и т. д. В то же время было бы желательно, чтобы корректирующие устройства создавали опережение по фазе без изменения амплитудной характеристики, подавляли высокие частоты без изменения фазовой характеристики, обеспечивали опережение по фазе и одновременно ослабляли высокие частоты. Эти задачи могут быть решены с помощью нелинейных корректирующих устройств. Кроме указанных недостатков, линейные корректирующие устройства имеют ограниченные возможности в получении высоких показа-  { Рис. 10.22. Переходные процессы САУ при линейной (1 и 2) и нелинейной (3) коррекции. телей качества в автоматических системах. Например, если в линейной системе для повышения быстродействия (уменьшения времени установления ty, рис. 4.1) увеличивать коэффициент усиления разомкнутой системы kp, то это приводит к уменьшению запаса устойчивости, увеличению колебательности переходного процесса. Для иллюстрации сказанного на рис. 10.22 приведены кривые 1 и 2 переходных процессов линейной САУ при kp\ и kpi соответственно (kp? > kp\). , Применение линейных корректирующих устройств позволяет повысить в некоторых пределах значение коэффициента усиления системы, однако это не снимает указанного противоречия и необходимости компромиссного решения при выборе коэффициента усиления системы и настройке корректирующего устройства. Указанное противоречие можно устранить применением нелинейных корректирующих устройств, изменяющих свое влияние на систему в зависимости от величины отклонения от установившегося режима (ошибки системы). В результате применения такой нелинейной коррекции может быть получен желаемый процесс, изображенный, например, на рис. 10.22 кривой 3. Как видно из рисунка, он сочетает полезные свойства процессов 2 и /: начальная часть процесса 3 совпадает с процессом 2 линейной системы, благодаря чему обеспечивается большое быстродействие системы, а окончание процесса 3 подобно окончанию процесса /, т. е. является монотонным. Такой процесс может быть достигнут, например, изменением коэффициента усиления разомкнутой системы, kp в зависимости от величины ошибки 6. При больших 6 значение kp должно быть большим, чтобы обеспечить быстрое уменьшение ошибки (начальный участок кривой 3), а по мере уменьшения 6 значение kp должно уменьшаться для завершения переходного процесса без перерегулирования. Такое изменение kp может быть реализовано, например, с помощью простейшего последовательного нелинейного корректирующего устройства (рис. 10.23, а). При больших значениях напряжения ошибки ие нелинейное сопротивление RI мало и поэтому коэффициент усиления цепи kt = RJiRi + #2) велико. По мере уменьшения Ые нелинейное сопротивление RI увеличивается, а коэффициент 
aS Рис. 10.23. Последовательное нелинейное корректирующее устройство (а) и его характеристика kx — / (ue) (б). усиления ki уменьшается. Примерный график зависимости kt от «е изображен на рис. 10.23, б. По такому же графику будет изменяться и коэффициент усиления системы kp. Недостаток коррекции с помощью рассматриваемого корректирующего устройства состоит в том, что оно изменяет лишь kp системы, не компенсируя при этом вредное влияние инерционностей ее элементов. Из-за этого получаются малые значения kp в установившихся динамических режимах, а следовательно, большие динамические ошибки системы. Ниже рассматриваются некоторые разновидности нелинейных корректирующих устройств. Нелинейные корректирующие устройства с опережающими петлевыми характеристиками У естественных нелинейных элементов с петлевыми характеристиками (см., например, рис. 10.11, а) при возрастании входной величины (рХцх > 0, р = dldf) выходная величина изменяется в соответствии с пп!вой ветвью петли, а при убывании — в соответствии с ее левой ветвью. Коэффициент гармонической линеаризации b0 (А /а) таких нелинейных элементов, независимо от вида характеристики, имеет отрицательное значение (b0 (Ala) < 0). Поэтому они, как уже отмечалось, в соответствии с формулой (10.18) вносят запаздывание колебаний по фазе (рис. 10.11,6). Если искусственно создать нелинейность с опережающей петлевой характеристикой, отличающейся от естественной (запаздывающей) порядком следования процесса (рис. 10.24, а), то первая гармоника выходного колебания хВЫХ1 будет опережать по фазе входное колебание (рис. 10.24, б). Для рассматриваемой релейной характеристики общего вида с зоной нечувствительности и опережающей петлей при Ala j> 1 коэффициенты гармонической линеаризации равны: « 4) - ЧА I ВиЛШ-гУЩх +V(Alaf-m\ at, (10.29) п4Ь-1"Всо8шШ/=1(1-т): *°=4- (10-з°) at. При выводе формул (10.29) и (10.30) принималось во внимание, что значения аргумента в точках переключения реле хвх = та и хвх = а равны а = arcsin (matА), со/2 = п — arcsin (А/а). Эквивалентный комплексный коэффициент усиления релейного элемента Кэ.и (Л/а) = q (А/а) + ]Ь (А/а) = N (А/а) e*W»>, где N (4) = k° ЧШаТ V (VW-t + V(Ala?-m*)* + (1 - т)\ (10.31) ib Ш = arctg I—, ) • (10.32) \al\ V(Ala)2 — 1 + V(A/a)2 — m2) 0 ... 107 108 109 110 111 112 113 ... 143
|
||||||||||||
