Пассивные четырехполюсники постоянного тока

Пассивные четырехполюсники постоянного тока – э то электрические цепи из резисторов, конденсаторов и индуктивностей. Общая схема пассивного четырехполюсника показана на рис. 7.10. Если его выходное напряжение приложено к нагрузке с бесконечно большим полным сопротивлением , то передаточная функция пассивного четырехполюсника равна:

, (7.17)

где и – изображения по Лапласу входного и выходного напряжений четырехполюсника; – операторы сопротивлений четырехполюсника; – соответственно активные сопротивления, емкости и индуктивности.

Изменяя вид операторов сопротивлений и значения , можно получить большое количество четырехполюсников, описываемых передаточными функциями (7.17). Стоимость пассивных четырехполюсников низкая, а стабильность параметров достаточно высокая. Этими достоинствами объясняется широкое использование их в системах автоматического регулирования в качестве корректирующих звеньев.

Основной недостаток пассивных четырехполюсников заключается в том, что они ослабляют сигнал. Кроме того, при конечном значении полного сопротивления нагрузки фактическая передаточная функция корректирующего звена отклоняется от расчетной, определяемой по выражению (7.17).

Наиболее характерные схемы пассивных четырехполюсников постоянного тока показаны в табл. 7.3. Там же приведены их передаточные функции.

Иногда оказывается целесообразным соединить два пассивных четырехполюсника последовательно (рис. 7.11, а). Передаточная функция такого соединения равна:

только при условии, что сумма полного сопротивления второго четырехполюсника значительно, по крайней мере, на порядок больше полного сопротивления первого четырехполюсника.

Чаще пассивные четырехполюсники соединяют последовательно через разделительный усилитель (рис. 7.11, б). Если входное сопротивление усилителя не влияет на передаточную функцию первого четырехполюсника, то передаточная функция соединения равна:

где – передаточный коэффициент усилителя.

 

Таблица 7.3

Пассивные корректирующие четырехполюсники

Тип звена	Электрическая схема	Передаточная функция	Параметры
Реальное диф­ференцирующее звено
Интегро-диффе­ренцирующее зве­но (с дифференцирующими свой­ствами)
Апериодическое звено первого порядка
Интегро-диффе­ренци­рующее звено (с интегрирующими свойствами)
Комбинированное интегро-диффе­ренцирующее звено

 

Таблица 7.4

Активные корректирующие звенья

Тип звена	Электрическая схема	Передаточные функции	Параметры
Пропорцио- нальное
Интегрирующее
ПИ-регулятор
Пропорционально-интегро-дифференцирующее

Кроме того, разделительный усилитель компенсирует понижение уровня сигнала, вызываемое пассивными четырехполюсниками.

Активные четырехполюсники постоянного тока

В активных четырехполюсниках (рис. 7.12) используются операционные усилители с весьма большим передаточным коэффициентом ( и более), поэтому передаточная функция четырехполюсника с достаточной точностью равна:

.

Знак «минус» указывает на то, что напряжение противоположно по знаку напряжению (фаза сигнала изменяется на 180⁰).

Активные четырехполюсники в ограниченной полосе частот осуществляют почти идеальное дифференцирование или интегрирование сигнала. Передаточный коэффициент может быть значительным. Легко осуществить суммирование нескольких сигналов на входе. Все это весьма существенные достоинства активных четырехполюсников. Однако они значительно сложнее и дороже пассивных четырехполюсников.

В табл. 7.4 приведены простейшие схемы активных четырехполюсников и их передаточные функции.

Изменяя операторы сопротивлений и и параметры их элементов, можно получить активные четырехполюсники с более сложными передаточными функциями.

Вопросы для самопроверки

1. Укажите основные способы включения корректирующих звеньев в САУ.

2. Сформулируйте принципы частотного метода синтеза корректирующих устройств.

3. Назовите требования к качеству регулирования системы, определяющие вид низкочастотного участка желаемой ЛАХ.

4. Какими параметрами определяется запретная область для низкочастотного участка ЛАХ следящей системы?

5. Как строится среднечастотный участок желаемой ЛАХ, если указаны требования к величине перерегулирования и времени регулирования?

6. Какой показатель качества регулирования следящей системы определяет вид запретной области для желаемой фазо-частотной характеристики?

7. Укажите, в чем заключаются преимущества и недостатки последовательных корректирующих звеньев с дифференцирующими и интегрирующими свойствами.

8. В чем заключается основное достоинство параллельной коррекции?

9. Назовите недостатки использования пассивных четырехполюсников в качестве корректирующих звеньев.

10. В чем заключается основное достоинство активных четырехполюсников, используемых в качестве корректирующих звеньев?