Преобразовательные элементы

 

Корректирующие устройства систем регулирования по отклонению осуществляют преобразование сигнала управления. С этой целью их составляют из элементов, которые удобно называть преобразовательными. В системах комбинированного регулирования основной частью дополнительных цепей (компенсирующей и форсирующей) также являются преобразовательные элементы. Используются электрические, механические, гидравлические, пневматические и иные преобразовательные элементы, но наиболее широкое применение нашли электрические элементы. Рассмотрим основные из них.


Пассивные четырехполюсники постоянного тока.Это электрические цепи из сопротивлений, конденсаторов и индуктивностей. Общая схема пассивного четырехполюсника представлена на рис.5.16 :

 

Здесь u 1 и u 2 - соответственно входное и выходное напряжения постоянного тока; Z 1 =R 1 +1/C 1 s+L 1 s и Z 2 =R 2 +1/C 2 s+L 2 s - импедансы чегырехполюсника; R i ,C i и L i - соответственно активные сопротивления, емкости и индуктивности; Z н - импеданс нагрузки. Если напряжение u 2 приложено к нагрузке с бесконечно большим импедансом Z н , то передаточная функция пассивного четырехполюсника

 

W П =Z 2 / (Z 1 +Z 2 ) (5.29)

 

Пассивные четырехполюсники постоянного тока обладают существенными достоинствами. Варьируя вид импедансов Z 1 и Z 2 и значения ; R i , C i и L i можно получить неограниченное количество различных четырехполюсников, различных передаточных функций W П . Стоимость пассивных четырехполюсников низкая, а стабильность параметров достаточно высокая. Этими достоинствами объясняется весьма широкое использование пассивных четырехполюсников в системах автоматического регулирования, у которых сигналом управления является напряжение постоянного тока.
Основной недостаток пассивных четырехполюсников в том, что они ослабляют сигнал. Кроме того, при конечном значении импеданса Z н нагрузки преобразование сигнала отклоняется от желаемого, соответствующего виду передаточной функции W П составленной по (5.29) . Если импеданс Z н сопоставим с Z 2 , то передаточная функция W П четырехполюсника должна составляться с учетом Z н . Однако в этом случае уже труднее получить передаточную функцию желаемого вида.
Наиболее характерные схемы пассивных четырехполюсников постоянного тока приведены в табл. 5.1. Там же даны выражения их передаточных функций и показаны логарифмические частотные характеристики.
Принято разделять четырехполюсники на дифференцирующие, интегрирующие и интегро-дифференцирующие. Дифференцирующие четырехполюсники (схемы 1, 2 в табл. 5.1) в определенном диапазоне частот дифференцируют сигнал и создают положительный сдвиг по фазе. Интегрирующие четырехполюсники (схемы 3, 4 в табл. 5.1) в некотором диапазоне частот обеспечивают интегрирование сигнала, создают отрицательный сдвиг по фазе. Интегро-дифференцирующие четырехполюсники (схема 5 в табл. 5.1) в одном диапазоне частот дифференцируют сигнал, а в другом диапазоне его интегрируют.

Иногда оказывается целесообразным или необходимым соединить два пассивных четырехполюсника последовательно (рис. 5.17, а) . Передаточную функцию такого соединения можно определять по формуле

Ц Э =W G1 W П2 (5.30)

только при условии, что сумма импендансов Z 12 +Z 22 второго четырехполюсника значительно, по крайней мере на порядок, больше импеданса Z 21 первого четырехполюсника.

Таблица 5.1
Электрическая схема Логарифмические частотные характеристики Передаточная функция

 

Чаще пассивные четырехполюсники соединяют последовательно через разделительный усилитель (рис. 5.17,б) . Если входное сопротивление усилителя не влияет на передаточную функцию W G1 первого четырехполюсника, то передаточная функция соединения

 

W 3 =W G1 k y W П2 (5.31)

 

где k y - передаточный коэффициент усилителя.
Преимущество второй схемы еще и в том, что разделительный усилитель компенсирует понижение уровня сигнала, вызываемое пассивными четырехполюсниками.
Активные четырехполюсники постоянного тока.Общая схема такого четырехполюсника представлена на рис. 5.18. Четырехполюсник состоит из входного импеданса Z и усилителя постоянного тока с отрицательной обратной cвязью, которая создается импедансом Zo .

 

 

В активных четырехполюсниках используются операционные усилители с весьма большим передаточным коэффициентом ( k y =50000 и более) . Поэтому передаточная функция четырехполюсника с достаточной точностью равна отношению импедансов

 

W a =-Z 0 /Z. (5.32)

Знак минус указывает на то , что знак напряжения u 2 противоположен знаку u 1 (фаза сигнала изменяется на 180°) . Активные четырехполюсники удается выполнять так, что они осуществляют почти идеальное дифференцирование или интегрирование сигнала, тем более в ограниченной полосе частот. Передаточный коэффициент четырехполюсника может быть значительным. Легко осуществить суммирование нескольких сигналов на входе. Все это весьма существенные достоинства активных четырехполюсников. Однако они значительно сложнее и дороже пассивных четырехполюсников. При составлении схемы активного четырехполюсника необходимо проверять его устойчивость, так как он представляет собой замкнутую систему - в нем имеется обратная связь.

В табл. 5.2 приведены простейшие схемы активных четырехполюсников, их передаточные функции и логарифмические частотные характеристики.

 

Таблица 5.2
Электрическая схема Логарифмические частотные характеристики Передаточная функция

 

 

Схема 1 является дифференцирующей, при R 1 =0 ее передаточная функция принимает следующий вид: W a =-T 1 s . . Схема 2- интегрирующая, при R 2 ее передаточная функция W a =-1/ (T 1 s) . Схема 3 интегро-дифференцирующая.
Варьируя вид импедансов Z и Zo и параметры их элементов, можно получить активные четырехполюсники с весьма разнообразными, значительно более сложными передаточными функциями.






Дата добавления: 2016-11-29; просмотров: 1421; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2019 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.014 сек.