На практике автоматические системы регулирования часто представляют собой сложные соединения, которые можно изобразить в виде набора элементарных типовых динамических звеньев; такая схема называется структурной схемой системы. На структурной схеме каждое типовое динамическое звено показывается прямоугольником, в котором записывается передаточная функция звена. Связи между звеньями изображаются стрелками, над которыми надписываются символы, обозначающие операторные изображения сигналов. Направление стрелок соответствует направлению прохождения сигнала. Звенья, образующие структурную схему системы, могут быть соединены между собой последовательно, параллельно или встречно-параллельно. Зная передаточные функции отдельных звеньев, образующих структурную схему системы, и пользуясь определенными правилами эквивалентного преобразования структурных схем, можно получить передаточную функцию системы и упростить структурную схему системы.
Входная величина системы, состоящей из последовательно соединенных звеньев, является входной величиной первого звена, выходная — выходной величиной последнего звена. При этом выходная величина каждого предыдущего звена является входной величиной последующего звена.
Например, для трех последовательно соединенных звеньев.
Как известно, передаточной функцией звена называется отношение выходной величины звена к его входной величине при нулевых начальных условиях, соответствии с этим будем иметь.
Таким образом, передаточная функция системы последовательно соединенных звеньев равна произведению передаточных функций отдельных звеньев.
Передаточный коэффициент системы, состоящей из последовательно соединенных звеньев, равен произведению передаточных коэффициентов этих звеньев.
При параллельном соединении звеньев системы входная величина системы одновременно подается на входы всех звеньев, а ее выходная величина равна сумме выходных величин отдельных звеньев. Так, для трех параллельно соединенных звеньев, изображенных, можно записать: т. е. передаточная функция системы, состоящей из параллельно соединенных звеньев, равна сумме передаточных функций этих звеньев.
Передаточный коэффициент системы, состоящей из параллельно соединенных звеньев, равен сумме передаточных коэффициентов этих звеньев.
Если выходная величина одного звена подается на вход другого звена, а входная величина первого звена формируется в виде суммы входного воздействия первого звена и выходного воздействия второго звена, как это показано на рис. 3.10, в, то такую схему называют встречно-параллельной или схемой с обратной связью.
Связь называется обратной, если она включается параллельно какому-либо звену или звеньям и связывает выход звена с его входом. Обратная связь полоокительна, если выходная величина звена обратной связи суммируется с входной величиной шунтируемого звена. Обратная связь отрицательна, если ее величина вычитается из входной величины звена.
Как видно из схемы, представленной на рис. 3.10, в, передаточная функция системы будет иметь вид:
Учитывая, что передаточная функция системы W(p)=y/x, а передаточная функция звена обратной связи.
В случае отрицательной обратной связи в знаменателе остается знак плюс, в случае положительной — минус.
На рис. 3.10, в показана система, в которой используется жесткая отрицательная обратная связь в виде безынерционного звена с передаточным коэффициентом, равным единице.
На примере смешанного соединения звеньев системы, показанной на рис. 3.10, г, найдем передаточную функцию такой системы.
Передаточная функция параллельно соединенных звеньев 2 и 3
Динамические свойства звена определяются обычно экспериментальным путем, по кривой переходного процесса (кривой разгона). Для построения такой кривой исследуемый элемент отключают от системы, подсоединяют на его выход самопишущий прибор, а на вход подают сигнал в виде единичной функции. Из анализа полученной кривой определяют вид и необходимые параметры элемента. Более универсальны методы, основанные на экспериментальных частотных характеристиках. В этом случае на вход элемента от специального генератора подается гармоническое входное воздействие постоянной амплитуды и фазы, частота которого плавно меняется в широких пределах. На выходе элемента приборы фиксируют амплитуду выходной величины и ее фазовый сдвиг по сравнению с входным воздействием. Изменяя частоту входного воздействия в широких пределах, по показаниям выходных приборов строят частотные характеристики элемента и сравнивают с аналогичными характеристиками типовых динамических звеньев.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100