обратной связи достигается также некоторая дополни тельная линеаризация работы релейного усилителя с исполнительным механизмом.
а) ПРИНЦИП |
ДЕЙСТВИЯ |
|
|
|
|
|
|
Упрощенная принципиальная |
схема |
регулятора |
приве |
||||
дена на рис. 6-2. |
|
|
|
|
|
|
|
Входной сигнал от вторичного |
(базового) |
прибора |
|||||
БП поступает в регулятор со |
встроенного |
в прибор |
рео |
||||
стата RO. Движок реостата сочленен со стрелкой базо |
|||||||
вого прибора. По этому же |
реостату |
с другой |
стороны |
||||
скользит |
движок задатчика. |
На |
реостат |
подано |
на |
||
пряжение |
с вторичной обмотки VI |
трансформатора |
Tpl. |
||||
Это напряжение выпрямляется двухполупериодным вы
прямителем ВЗ и сглаживается фильтром |
C4-R8. Откло |
|
нение стрелки базового |
прибора от задания приводит |
|
к появлению напряжения |
определенной |
полярности на |
конденсаторе СЗ. Напряжение сигнала ошибки с потен
циометра |
R0 |
суммируется |
с |
напряжением |
обратной |
||||||
связи, |
которое |
снимается |
с потенциометра R6 и через |
||||||||
цепочку C1-R1-R2-C2 |
поступает |
на |
конденсатор |
СЗ. |
|
||||||
Резистор R6 включен в диагональ моста, образован |
|||||||||||
ного |
резисторами R5-R3-R4. |
Мост |
питается |
от |
вторич |
||||||
ной обмотки IV трансформатора Tpl. |
Напряжение |
вы |
|||||||||
прямляется |
двухполупериодным |
выпрямителем |
В1. |
||||||||
Движок резистора R5 механически связан с выходным |
|||||||||||
валом исполнительного механизма. Снимаемое с R6 на |
|||||||||||
пряжение |
проходит |
через |
интегро-дифференцирующую |
||||||||
цепочку C1-R1-C2-R2 |
и поступает |
на |
конденсатор |
СЗ. |
|||||||
Сумма напряжений сигналов обратной связи |
и |
входно |
|||||||||
го сигнала |
с |
конденсатора |
СЗ |
модулируется |
вибропре |
||||||
образователем |
ВПМ-1 |
и поступает |
на |
вход |
в |
трехкас- |
|||||
кадный усилитель напряжения. Первый каскад усилите ля, собранный на левой половине лампы ЛІ (6Н2П), является катодным повторителем, что позволяет увели чить входное сопротивление усилителя до значений порядка сотен мегом. Трехкаскадный усилитель пере менного напряжения собран на правой половине лампы Л1 и обоих половинах Л 2 ( 6 Н 2 П ) . Каскады соединены емкостной связью через конденсаторы С5-С6-С9. Для стабилизации работы усилителя при изменении напря жения питания в усилителе включена отрицательная обратная связь по напряжению. Обратной связью охва-
231
н и
чены первый |
и |
второй каскады |
через |
конденсатор |
С7; |
|||||||||
первый, |
второй, |
|
третий |
каскады — через |
резистор |
R9. |
||||||||
Переменное |
напряжение |
с |
третьего |
каскада |
через |
|||||||||
конденсатор |
С8 |
подается |
на |
обе |
сетки |
лампы |
||||||||
ЛЗ (6Н6П). |
Анодное |
питание |
лампы |
осуществляется |
||||||||||
переменным |
напряжением |
с |
обмоток / / |
и / / / |
трансфор |
|||||||||
матора |
Tpl. |
Фазы |
напряжений |
на |
анодах |
обоих |
ламп |
|||||||
противоположны. Анодной |
нагрузкой лампы ЛЗ служат |
|||||||||||||
обмотки двух реле Р1 и Р2. |
Если |
нет |
напряжения |
на |
||||||||||
входе в катодный повторитель, ток через обмотки |
обоих |
|||||||||||||
реле мал и реле не включается'. Появление |
напряжения |
|||||||||||||
на входе приводит к появлению |
переменного |
напряже |
||||||||||||
ния на |
сетках обеих |
половин |
лампы ЛЗ. |
При |
этом |
уве |
||||||||
личивается ток через ту половину лампы, в которой фа зы анодного напряжения и напряжения на сетке совпа дут, и при некотором значении входного сигнала, превышающем зону нечувствительности регулятора, ре
ле включится. |
Включение |
одного из |
реле |
контактами |
Р1/4 блокирует |
второе реле |
так, чтобы |
не |
могло прои |
зойти одновременного включения обоих. Одновременно замыкается контакт Р1/1 или Р2/1 одного из реле. Вклю
чение |
этого |
контакта приводит |
к |
появлению |
на |
обмот |
||||
ках двигателя исполнительного механизма ИМ |
напря |
|||||||||
жения. Перемещение двигателя одновременно |
с |
пере |
||||||||
становкой регулирующего |
органа |
изменяет |
положение |
|||||||
движка реостата R5. Это приводит к изменению напря |
||||||||||
жения |
на входе |
в пассивную цепочку обратной |
|
связи |
||||||
C1-R1-C2-R2. |
В |
результате |
напряжение |
входного |
сиг |
|||||
нала |
компенсируется сигналом |
обратной |
связи |
и |
реле |
|||||
отключается. Варьируя соединения на зажимах, можно изменять вид цепочки обратной связи и регулятор будет воспроизводить П-, ПИ-, ПД-, ПИД-законы. На рис. 6-2 цепочка обратной связи собрана для ПИД-закона.
Получение симметричной зоны нечувствительности регулятора осуществляется с помощью резистора R11, перераспределяющего напряжение питания в анодных
цепях |
лампы |
ЛЗ. |
Величина зоны нечувствительности |
|||||
устанавливается путем |
изменения |
напряжения смеще |
||||||
ния на сетках |
третьего |
каскада. Смещение на сетку ЛЗ |
||||||
подается от вторичной |
обмотки |
трансформатора |
Tpl, |
|||||
через |
двухполупериодный выпрямитель |
(подача |
изме |
|||||
няемого смещения |
на ЛЗ на схеме рис. 6-2 |
не |
показана). |
|||||
Как указывалось выше, в регуляторе |
имеется |
еще |
||||||
одна |
обратная |
связь |
(стабилизирующая), |
постоянные |
||||
233
времени которой существенно меньше постоянных вре мени главной обратной связи (ГОС), формирующей закон регулирования. Стабилизирующая связь (СС) служит для компенсации влияния выбега исполнитель ного механизма, который при отсутствии стабилизирую щей связи может привести к автоколебаниям в регуля торе. Стабилизирующая обратная связь действует сле дующим образом. При срабатывании реле замыкается один из контактов PJ/2 или Р2/2 и начинается заряд емкости СЮ через сопротивление R13. С конденсатора СЮ постоянное отрицательное напряжение подается на
обе сетки лампы ЛЗ, лампа запирается |
и |
реле |
отклю |
||||||||||
чается. При этом начинается |
разряд СЮ через |
сопро |
|||||||||||
тивление R10 |
и |
лампа |
вновь |
открывается. |
Поскольку |
||||||||
постоянные времени R13-C10, |
R10-C10 |
очень невелики, |
|||||||||||
то за |
время |
действия |
основной |
обратной |
связи |
вклю |
|||||||
чение |
реле |
происходит |
несколько |
раз. |
Стабилизирую |
||||||||
щая |
связь |
питается от вторичной обмотки У трансформа |
|||||||||||
тора |
|
Tpl. |
Напряжение |
выпрямляется с помощью |
диод |
||||||||
ного |
моста |
В2. |
Доля |
напряжения, |
подаваемого |
в |
це |
||||||
почку |
обратной |
связи |
(степень |
стабилизирующей |
свя |
||||||||
зи), |
изменяется |
потенциометром |
R12. |
|
|
|
|
||||||
б) ПЕРЕДАТОЧНАЯ |
ФУНКЦИЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Разделим принципиальную схему регулятора на отдель
ные |
элементы и составим |
его |
функциональную схему, |
||||
приведенную |
на |
рис. 6-3, а. Элементы БП, ИС, ВПМ, Л1, |
|||||
Л2, |
ЛЗ, R6, |
Ro.c, |
R12 можно |
считать |
усилительными |
||
звеньями, так как в диапазоне частот co = |
0-f-0,l |
рад/сек* |
|||||
инерцией этих элементов |
можно пренебречь. |
Обозначе |
|||||
ния коэффициентов усиления этих элементов приведены
на рис. |
6-3, а. |
Обозначим |
&.ч.уі = &в.п&лі&л2, |
WT.0.c(p) |
= |
||
= k0."k6W0.c(p). |
Элементы |
ЛЗ |
и Р л |
вместе |
имеют |
ре |
|
лейную |
характеристику |
с |
зоной |
нечувствительности |
|||
и петлей гистерезиса, изображенную на рис. 3-2, а. Со
вокупность элементов ВПМ, ЛІ, |
Л2 |
образует |
электрон |
||
ный усилитель ЭУ-1; элементы |
R12 |
и |
СС — стабилизи |
||
рующую связь |
СС; элементы |
ОС, |
R6, |
R0.c |
— главную |
обратную связь |
ГОС. |
|
|
|
|
Структурная схема регулятора с соответствующими передаточными функциями изображена на рис. 6-3, б.
* Эти пределы примерно соответствуют диапазону частот, на которых работает регулятор.
234
Структурная схема |
части регулятора, |
содержащая |
эле |
||||||||||||
менты ЭУ-1, Р, СС, ИМ, идентична |
рассмотренной |
нами |
|||||||||||||
ранее схеме |
релейного |
ПИ-регулятора |
с |
|
различными |
||||||||||
постоянными времени заряда |
и разряда |
в цепочке об |
|||||||||||||
ратной |
связи. По такой |
структурной |
схеме |
собраны |
|||||||||||
формирующие блоки регуляторов Р П И Б |
и РП-2. Ана |
||||||||||||||
лиз |
таких |
структур |
приведен |
в § 3-3. В |
соответствии |
||||||||||
с этим |
анализом |
выражение |
передаточной |
функции |
|||||||||||
группы |
элементов, |
обведенных |
пунктиром, |
в |
скользя |
||||||||||
щем режиме можно записать в виде |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
W, (р)= |
|
кэ-У1 (ТтР+ |
О |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
в с Т „ . м р [ ( Г т р + 1 ) в с + 1 ] ' |
|
|
|
|
||||||
где |
бо — степень |
стабилизирующей |
связи |
(определяется |
|||||||||||
положением |
движка |
R12 и номиналом |
резистора |
R13); |
|||||||||||
sc — параметр балластного |
звена |
Tm=CwRw. |
|
|
|||||||||||
|
Постоянная |
времени Тт |
имеет |
значение |
порядка |
||||||||||
0,1—0,2 сек, так что даже |
в области относительно вы |
||||||||||||||
соких для регулятора |
частот |
м = 0,1—0,5 рад/сек |
зна |
||||||||||||
чением Ттр |
в числителе и знаменателе этого |
выражения |
|||||||||||||
по сравнению с единицей можно пренебречь. |
|
|
|||||||||||||
|
Предположив, |
что |
в |
скользящем |
режиме |
sc <Cl, |
|||||||||
как для регуляторов |
ЭАУС, получим |
выражение |
пере |
||||||||||||
даточной функции цепочки элементов, обведенной пунк тиром на рис. 6-3, в виде
|
|
W / i ( p ) = T ^ 1 |
- = 7 |
i - . |
(6-1) |
|||
|
|
|
°с тп.ы |
Р |
TSP |
|
||
где Ts=sc |
|
T„.„jk9.n. |
|
|
|
|
|
|
Таким |
образом, |
регулятор |
с отключенной |
главной |
||||
обратной |
связью может |
быть |
в |
скользящем |
режиме |
|||
приближенно |
описан |
передаточной |
функцией |
интегри |
||||
рующего |
звена. |
|
|
|
|
|
|
|
Благодаря |
действию |
стабилизирующей связи реле |
||||||
и исполнительный механизм постоянной скорости линеа
ризуются, т. е. |
скорость ИМ |
становится с |
некоторым |
|||
приближением |
пропорциональна |
входному |
сигналу. |
|||
Обозначим |
&7 = |
&б.п&и.с- |
Тогда |
структурная |
схема |
|
регулятора может |
быть изображена |
в виде, |
представ |
|||
ленном на рис. 6-4. Определим его передаточные |
функ |
|||||
ции при воспроизведении различных законов регулиро вания.
П-режим. Принципиальная электрическая схема об ратной связи в этом режиме приведена на рис. 6-5, а.