Структурные схемы системы. Систему автоматического регулирования можно представить типовыми динамическими звеньями и изобразить на схеме. Схема системы автоматического регулирования, в которой все элементы или их составные части представлены типовыми динамическими звеньями, называют структурной схемой системы. Графически на структурной схеме каждое типовое динамическое звено системы изображают прямоугольником, а существующие связи между ними — стрелками, соответствующими направлению прохождения сигнала. Над стрелками пишут символы, обозначающие операторные изображения сигналов.
Структурные схемы, как и функциональные, отражают процессы передачи и преобразования информации. Однако функциональные схемы, как известно, характеризуют систему по составу входящих в нее элементов, которые рассматриваются с точки зрения их значения, тогда как структурные схемы определяют динамические свойства системы.
Структурные схемы системы автоматического регулирования составляют путем выделения динамических звеньев таким образом, чтобы для них можно было наиболее просто определить передаточные функции. В качестве примера составим структурную схему системы автоматического регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока (см. рис. 25, б), функциональная схема которой изображена на рис. 26, б. Система состоит из задающего элемента — потенциометра П, полупроводникового усилителя У, электро-машинного усилителя ЭМУ, двигателя постоянного тока М, являющегося объектом регулирования, тахо-генератора Тг — элемента главной обратной связи.
Запишем выражения передаточных функций звеньев структурной схемы:
На рис. 35 показана структурная схема системы автоматического регулирования частоты вращения двигателя.
Соединение динамических звеньев и их передаточные функции. Систему автоматического регулирования можно представить в виде отдельных динамических звеньев на структурной схеме. Зная передаточные функции звеньев, можно найти выражение для передаточной функции системы, что важно при исследовании ее динамических свойств. Звенья, входящие в состав структурной схемы системы, могут быть соединены между собой последовательно, параллельно и встречно-параллельно.
Последовательным называют такое соединение звеньев, при котором выходная величина предшествующего звена является входной величиной для последующего (рис. 36, а). При последовательном соединении звеньев передаточная функция системы равна произведению передаточных функций этих звеньев: W(р) = W1(p) W2 (p) … Wn(Р).
Параллельным называют такое соединение звеньев, при котором входная величина у всех звеньев общая, а выходные величины суммируются (рис. 36, б). При параллельном соединении звеньев передаточная функция системы равна сумме передаточных функций звеньев: W(р) = W1(p) + W2(p) + … + Wn(p).
Встречно-параллельным называют такое соединение двух звеньев, при котором выходная величина первого звена подается на вход второго, а его выходная величина суммируется с общей входной величиной и подается на вход первого звена. В этом случае образуется замкнутая система автоматического регулирования (рис. 36, в). Выражение для передаточной функции имеет следующий вид: W(р) = W1(p)/[1 ± W1 (p)W2(p)], где знак «+» в знаменателе соответствует отрицательной обратной связи, а знак «—» — положительной обратной связи.
В качестве примера определим передаточную функцию системы автоматического регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, структурная схема которой показана на рис. 35, а. Звенья, охваченные обратной связью с передаточными функциями Wу(р), Wэму(p), Wд(р), соединены последовательно. В этом случае передаточная функция разомкнутой системы:
где К = kуkэмуkд —коэффициент усиления системы.
Разомкнутая система с передаточной функцией W1(р), охваченная отрицательной обратной связью, и звеном с передаточной функцией WTг(р) соединены встречно-параллельно. Следовательно, передаточная функция замкнутой системы:
На рис. 35, б, в показаны преобразованные структурные схемы системы.
Разница между энергией электрического поля и энергией магнитного поля примерно такая же, как между энергией,…
Когда-то легендарный пастух Магнес, нашел природный магнитный камень, притягивающий железо. В последствии этот камень назвали магнетит или магнитный…
В электрических цепях применяются различные способы соединения конденсаторов. Соединение конденсаторов может производиться: последовательно, параллельно и последовательно-параллельно (последнее иногда называют смешанное соединение конденсаторов). Существующие…
Обозначение конденсаторов на схемах определено ЕСКД ГОСТ 2.728-74. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы. Итак,…
Узнав, что же такое конденсатор, рассмотрим, какие бывают виды конденсаторов. Итак, виды конденсаторов можно классифицировать по…
Вся энергия заряженного конденсатора сосредотачивается в электрическом поле между его пластинами. Энергию, накопленную в конденсаторе, можно определить…