Функциональная схема замкнутой автоматической системы. Рассмотрим типовую задачу автоматического управления. Пусть имеется агрегат, состояние которого в каждый момент времени характеризуется физической величиной y{t). Назовем этот агрегат объектом управления {ОУ) (рис. 1.1), а величину y{t) - управляемой величиной. Задача управления состоит в том, чтобы обеспечить требуемое изменение во времени управляемой величины y{t), определяемое некоторой заданной функцией времени g{t). Эта функция, называемая задающим воздействием, вырабатывается источником задающего воздействия. Математически задача управления выражается требованием равенства

ym=g{t). (1.1)

Чтобы в процессе работыагрегата управляемая величина изменялась в соответствии с равенством (1.1), объект управления соединяют с управляющим устройством УУ. Оно вырабатывает управляю це

Рис. 1.2

воздействие u{t), приложенное к объекту управления, способное принудительно изменять величину y{t) так, что она возрастает, стремясь к g{t), если до приложения управляющего воздействия имело место неравенство y{t)<.g{t), и убывает, стремясь к g{t), если имело место обратное неравенство y{t)>g{f).

Объект управления и управляющее устройство вместе образуют систему автоматического управления или просто автоматическую сис-т£му. Для широкого класса автоматических систем управляющее воздействие зависит от степени отклонения величины y{t) от величины g{t): его интенсивность убывает по мере того, как значение величины y(t) приближается к требуемому ее значению g{t).

Для выработки необходимого управляющего воздействия управляющее устройство должно получать информацию о соотношении величин y{t) и g(t) в каждый момент времени. Для этой цели служит входящий в сост.чясистемыуправления элемент сравненияЭС (рис. 1.2),

который сравнивает величины y{f) и g() и вырабатывает разностную величину

e{t) = g{t)~y{t), (1.2)

определяющую отклонение управляемой величины от заданного ее значения. Величину e{t) называют рассогласованием или ошибкой системы управления. Далее чувствительный элемент ЧЭ преобразует величину e{t) в пропорциональную ей другую физическую величину, удобную для усиления, например, в напряжение постоянного или переменного тока Ыд(0- Элемент сравнения и чувствительный элемент образуют измеритель рассогласования или дискриминатор автоматической системы и часто представляют собой одно целое в конструктивном отношении. Величина д(0 усиливается усилителем У и после усиления подводится к исполнительному устройству ЯУ, которое вырабатывает управляющее воздействие u{t), приложенное к объекту управления ОУ и изменяющее управляемую величину г/(О таким образом, чтобы свести к нулю рассогласование e{t), определяемое выражением (1.2). Цепь, по которой управляемая величина y{t) поступает на вход элемента сравнения, называют цепью главной обратной связи {ГОС). Эта обратная связь является единичной отрицательной обратной связью, так как передает управляемую величину на вход элемента сравнения без изменения ее числового значения с одновременным изменением ее знака на противоположный.

При описании работы автоматической системы часто пользуются понятиями входа и выхода системы: говорят, что задающее воздействие g() действует на входе автоматической системы, а управляемая величина г/(О получается на выходе. Соответственно задающее воздействие называют входной величиной, а управляемую величину - выходной величиной автоматической системы. Часто такж€управляемую величину называют откликом системы на входное воздействие.

Как следует из сказанного, действие автоматических систем рассмотренного типа основано на сравнении выходной величины с входной. Такие автоматические системы называют замкнутыми автоматическими системами.

Замкнутые автоматические системы существуют в технике в виде различных автоматических систем управления: систем автоматичен ского регулирования, следящих систем, вычислительных систем, компенсационных систем измерения, систем автоматического пилотирования, телеуправления, систем стабилизации, систем самонаведения и т. п.

Рассматриваемые в данном пособии системы радиоавтоматики представляют собой специальный класс замкнутых автоматических систем, объектами управления которых являются радиотехнические устройства (следящие антенны, устройства временной задержки импульсов, управляемые генераторы гармонических колебаний и т. д.), а системы управления состоят из электрических, электромеханических и электронных устройств. Системы радиоавтоматики входят в состав более сложных автоматических систем, таких, как системы радиоуправления беспилотными летательными аппаратами, системы управле-

ния воздушным движением в районе аэропортов, системы предупреждения столкновений в воздухе самолетов и т. п.

Помимо замкнутых автоматических систем в современной технике находят применение также незамкнутые автоматические системы (рис. 1.3). В незамкнутых автоматических системах, как видно из рис. 1.3, управляющее устройство не получает информации об отклонении управляемой величины от заданного ее значения, так что про-

ultj

Рис. 1.3 Рис. 1.4

цесс работы этой системы не зависит непосредственно от результата воздействия на управляемый объект. Поэтому точность работы таких систем обычно невысока.

В данной книге рассматриваются только замкнутые системы радиоавтоматики.

Составные части систем радиоавтоматики и их характеристики.

Изучение принципа действия замкнутых автоматических систем показывает, что всякая автоматическая система состоит из некоторых типовых по их назначению в системе устройств или функциональных элементов: источника задающего воздействия, элемента сравнения, чувствительного элемента, усилительного устройства, исполнительного устройства и объекта управления. Кроме того, для улучшения качества работы автоматических систем в их состав вводят корректирующие устройства (на рис. 1.2 не показаны). Каждый функциональный элемент представляет собой более или менее сложное устройство, состоящее из одного или нескольких более простых самостоятельных устройств, называемых элементами автоматики. Например, измеритель рассогласования электромеханической следящей системы состоит из сельсина-датчика и сельсина-трансформатора, каждый из которых представляет собой самостоятельное в конструктивном отношении устройство. Усилители автоматических систем содержат, как правило, несколько усилительных ступеней, каждая из которых конструктивно может быть оформлена в виде отдельного блока.

Элементы автоматики характеризуются их назначением, принципом действия, устройством (конструкцией) и электрической схемой. Каждый элемент автоматики имеет вход и выход и характеризуется его входной и выходной величинами (рис. 1.4). Например, входной величиной усилителя напряжения является электрическое напряжение, выходной - также напряжение; входной величиной исполнительного электродвигателя является напряжение, подводимое к его обмотке управления, выходной величиной - скорость вращения его ротора и т. д.

Математическое выражение, связывающее выходную величину элемента автоматики с его входной величиной, определяет собой тип звена, к которому относится данный элемент. При этом различают два случая: 1) когда зависимость выходной величины элемента от входной