Соединения и связи звеньев

Любую САР можно рассматривать как состоящую из типовых звеньев, определенным образом соединенных между собой.

Схемы систем регулирования, представленные соединениями элементарных динамических звеньев, называются структурными. Составление структурных схем облегчает анализ и синтез реальных схем.

Следует отметить, что динамические свойства САР определяются не только динамическими характеристиками составляющих элементов, но и порядком их соединения.

Соединение типовых звеньев может быть последовательным, параллельным и смешанным.

Последовательное соединение. Последовательным называется такое соединение звеньев, при котором выходная величина предыдущего звена является входной последующего.

Передаточная функция последовательно соединенных звеньев равна произведению передаточных функций отдельных звеньев цепи (рис.16.):

Рис.16. Последовательное соединение звеньев

Параллельное соединение. Параллельным называется такое соединение звеньев, при котором один и тот же входной сигнал подается на вход двух или большего числа звеньев.

При параллельном соединении звеньев передаточная функция цепи равна сумме передаточных функций отдельных звеньев (рис.17):

Рис.17. Параллельное соединение звеньев

Передаточная функция цепи при смешанном соединении трех звеньев 1,2,3, как показано на рис 18 будет равна:

Рис.18. Смешанное соединение звеньев

При соединении звеньев в системе различают прямые и обратные связи. Прямая связь характеризуется подачей сигнала с выхода звена на вход следующего. При обратной связи сигнал с выхода звена подается на его вход или с выхода одного из последующих звеньев подается на вход одного из предыдущих (рис 19 а,б).

Рис. 19. Правила структурных преобразований при наличии обратных связей: а - положительная, б - отрицательная.

Знак плюс в уравнении соответствует отрицательной, а знак минус – положительной обратной связи.

Положительная обратная связь увеличивает коэффициент передачи звена, отрицательная обратная связь снижает коэффициент передачи охватываемого звена.

Обратные связи позволяют существенно улучшить процесс регулирования.

Функция называется передаточной функцией замкнутой системы, а - разомкнутой системы, т.е. цепочки всех звеньев системы, получающиеся после разрыва обратной связи.

Если = , т.е. в цепи обратной связи стоит безынерционное звено, то отрицательная обратная связь называется жесткой, если = (идеальное дифференцирующее звено), то гибкой.