Корректирующие элементы

Корректирующие устройства предназначены для обеспечения устойчивости в системах электроавтоматики и получения высоких качественных показателей процессов управления. Если система не обладает необходимыми динамическими свойствами, то изменяют ее структуру, вводя корректирующие элементы и выбирая их параметры.

В зависимости от схемы включения КУ их делят на последовательные и параллельные. В первом случае КУ включают последовательно в цепь основного воздействия, а во втором – в цепь обратной связи, охватывающей одно или несколько звеньев системы. Возможно комбинированное включение последовательных и параллельных КУ.

Сигналы на выходе корректирующих устройств представляют собой производные или интегралы во времени от вх. Сигналов управления (напряжения, частоты вращения, угла поворота вала двигателя и др.) Поэтому основным видом корректирующих устройств являются дифференцирующие, интегрирующие и интегродифференцирующие устройства. Возможны также и различные сочетания видов коррекции.

Основная классификация КУ - по использованию вспомогательной энергии: пассивные и активные.

Пассивные КУ.

Не требуют вспомогательного источника тока и выполняются на R,C – элементах (резисторах, конденсаторах).

А). (1);

(2).

Продифференцировав последнее выражение, получим (3).

Подставив выражения (2) и (3) в (1) имеем .

Или , где T = RC – постоянная времени интегрирования.

Воспользовавшись преобразованием Лапласса, приводим это выражение к оператор-

ному виду ,

Откуда передаточная функция .

Следовательно данное устройство реализует инерционное звено первого порядка.

Б). (1);

(2). Откуда (3).

Подставив (2) и (3) в выражение (1), получим

(3).

Проинтегрировав его имеем .

Или , где T = RC – постоянная времени интегрирования.

Воспользовавшись преобразованием Лапласса, получим

.

Тогда передаточная функция примет следующий вид .

Следовательно данное устройство реализует дифференцирующее реальное звено.

Активные КУ.

В качестве этих устройств используются элементы, реализующиеся на операционных усилителях (например, на транзисторных) и требуют вспомогательного источника питания.

Активное корректирующее устройство содержит операционный усилитель постоянного тока (с коэффициентом усиления k) и операционные сопротивления во входной цепи z₁(s) и в цепи обратной связи z₂(s).

Передаточная функция данного устройства определится следующим выражением

Т.к. коэффициент усиления достаточно велик (10⁴ ¸10⁶), то данную формулу

можно представить в таком виде .

Операторные сопротивления z₁(s) и z₂(s) можно подобрать с высокой точностью и т.о. реализовать передаточную функцию.

Здесь z₁(s) ® R и z₂(s) ® C.

Тогда

или ,

где Т_и = RC – постоянная времени интегрирования, а вся функция представляет собой интегрирующее звено.

Если z₁(s) ® C и z₂(s) ® R.

Тогда

или ,

где Т_д = RC – постоянная времени дифференцирования, а вся функция представляет собой дифференцирующее звено.

Т.о., используя различные сочетания подключения конденсаторов и резисторов в цепь операционного усилителя, можно получить и другие динамические звенья.