ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
5. СТРУКТУРНЫЕ ЗВЕНЬЯ САУ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Современные системы автоматического управления (САУ) представляют собой
сложные динамические конструкции, обеспечивающие высокую точность отработки
сигналов управления в условиях действия различных возмущений и помех. В состав этих
систем могут входить устройства различной физической природы, что создает трудности
описания математических процессов в структурных элементах САУ с
учетом
взаимодействия их с другими элементами.
Исходной информацией при проектировании САУ служат динамические
характеристики их структурных элементов. Эти характеристики определяют свойства
элементов САУ в переходных режимах и записываются в виде дифференциальных
уравнений, передаточных функций или в форме частотных характеристик. В качестве
элементов САУ принято рассматривать типовые элементарные звенья, соответствующие
определенным
элементарным алгоритмам, которые не могут быть представлены в виде
комбинации других алгоритмов. В системах эти звенья выделяются так, чтобы состояние
любого из них определялось одной переменной - выходным сигналом звена. Следует
отметить также, что порядок дифференциального уравнения звена не должен быть выше
второго.
Конструктивный элемент САУ не всегда может заменяться одним элементарным
звеном. Возможны случаи, когда одно звено может объединять несколько
конструктивных элементов системы и, наоборот, один конструктивный элемент системы
может заменяться несколькими элементарными звеньями. В этих случаях получаются
структурные схемы САУ, звенья которых различаются уже не по выполняемым ими
функциям, а по уравнениям переходных процессов.
Таким образом, свойства САУ в значительной
степени определяются
характеристиками составляющих ее элементарных звеньев. Уравнение системы в целом
складывается из отдельных уравнений звеньев, то есть для составления уравнения всей
системы необходимо вывести уравнения для составляющих ее звеньев. Форма записи
уравнений для звеньев и системы в целом одинакова.
5.1. Основные характеристики элементов САУ
САУ имеют различную физическую природу,
неодинаковы по сложности,
многообразны по устройству и состоят из различного числа элементарных звеньев. По
своим физическим свойствам эти звенья уже не могут быть разложены на более простые
и имеют одну степень свободы. Характеристика звена выражается определенной
математической зависимостью между входной и выходной величинами при
определенном режиме работы системы. Характеристики звеньев могут
быть
статическими и динамическими.
Статической характеристикой элемента, независимо от его конструкции и
назначения, называется зависимость выходной величины (х
вых
) от входной (х
вх
) при
равновесном или установившемся состоянии системы. Статические характеристики
реальных элементов, как правило, нелинейны. Для упрощения расчетов систем с учетом
того, что при автоматическом регулировании отклонения выходных величин звеньев от
их значений, обуславливающих состояние равновесия системы, обычно невелики,
нелинейные статические характеристики элементов заменяются линейными. Причем
