Контрольные вопросы
1. Дайте определение передаточной функции, переходной и частотным характеристикам.
2. Перечислите типовые линейные звенья. Приведите их характеристики.
3. Объясните способы построения графиков переходных характеристик динамических звеньев по известным передаточным функциям.
4. Объясните способы построения графиков логарифмических амплитудно-частотных характеристик динамических звеньев по известным передаточным функциям.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
СТРУКТУРНЫХ СХЕМ
Цель лабораторной работы –научиться использовать способы преобразования структурных схем систем автоматического управления.
Продолжительность лабораторной работы – 4 часа.
- Краткие теоретические сведения
Для наглядного представления сложной системы как совокупности элементов и связей между ними используются структурные схемы.
Структурной схемой называется схема САУ, изображенная в виде соединения ПФ составляющих ее звеньев.
Структурная схема показывает строение автоматической системы, наличие внешних воздействий и точки их приложения, пути распространения воздействий и выходную величину. Динамическое или статическое звено изображается прямоугольником, в котором указывается ПФ звена или ее математическое выражение. Воздействия на систему и влияние звеньев друг на друга (сигналы) изображаются стрелками. В каждом звене воздействие передается только от входа звена к его выходу.
На динамическое звено может воздействовать лишь одна входная величина, поэтому используются блоки суммирования и сравнения сигналов. Суммироваться и сравниваться могут лишь сигналы одной и той же физической природы.
Структурная схема может быть составлена по уравнению системы в пространстве состояний или по дифференциальным уравнениям системы. При составлении структурной схемы удобно начинать с изображения задающего воздействия и располагать динамические звенья, составляющие прямую цепь системы, слева направо до регулируемой величины. Тогда основная обратная связь и местные обратные связи будут направлены справа налево.
Различные способы преобразования структурных схем облегчают определение ПФ сложных САУ и дают возможность привести многоконтурную систему к эквивалентной ей одноконтурной схеме.
Преобразование структурной схемы должно осуществляться на основании правил. Правила преобразования структурных схем можно найти в справочной литературе [1, 2], основные из них приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
| Преобразование | Структурная схема | |
| Исходная | Эквивалентная | |
| Свертывание последовательного соединения | 
| 
|
| Свертывание параллельного соединения | 
| 
|
| Свертывание обратной связи | 
| 
|
| Перенос узла через звено вперед | 
| 
|
| Перенос узла через звено назад | 
| 
|
| Перенос сумматора через звено вперед | 
| 
|
| Перенос сумматора через звено назад | 
| 
|
| Перенос прямой связи через звено | 
| 
|
| Перенос узла через сумматор | 
| 
|
| Перенос узла через сумматор назад | 
| 
|
При выполнении преобразований следует каждое имеющееся в схеме типовое соединение заменить эквивалентным звеном. Затем можно выполнить перенос точек разветвления и сумматоров, чтобы в преобразованной схеме образовались новые типовые соединения звеньев. Эти соединения опять заменяются эквивалентными звенья ми, затем вновь может потребоваться перенос точек разветвления и сумматоров и т. д.
Пример. Пусть необходимо получить эквивалентное представление для структуры, приведенной на рис. 2.1.
