47. Некоторые типовые нелинейности в сау

Нелинейные системы управления http://kurs.ido.tpu.ru/courses/tay/chapter_8/glv_8_page_1.html

Автоматическая система управления является нелинейной, если хотя бы один ее элемент описывается нелинейным уравнением.

Некоторые нелинейные элементы вводят в систему преднамеренно, чтобы улучшить качество управления. Такими нелинейностями являются, например, релейные управляющие устройства, обеспечивающие высокое быстродействие процесса управления. Применяются также нелинейные корректирующие устройства.

Нелинейную САУ можно представить в виде соединения двух частей (рис.1 а) – линейной части (ЛЧ), описываемой линейными обыкновенными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами, и нелинейного элемента (НЭ). Нелинейный элемент является безынерционным, и его входная и выходная величины связаны между собой нелинейными алгебраическими уравнениями. Если система содержит несколько нелинейных элементов, то ее в ряде случаев можно свести к рассматриваемому классу, заменив нелинейные элементы одним с результирующей статической характеристикой. Например, при параллельном, последовательном и встречно-параллельном соединении такая замена возможна. На рис.1б показана замена двух параллельно соединенных нелинейных звеньев со статическими характеристиками 1 и 2 одним звеном с характеристикой 3, полученной суммированием исходных характеристик по оси ординат.

Типовые нелинейные элементы систем управления

Нелинейная часть САУ образована одним нелинейным элементом (рис.2а), выходная величина   которого может быть выражена как функция входной величины   и ее производной  :

Простейшими нелинейными элементами являются статические нелинейности. У них выходная величина зависит от входной величины, причем эта зависимость строго однозначна. Примерами статических нелинейностей являются характеристики, показанные на рис.2 а, б.

У динамических нелинейностей выходная величина зависит как от входной величины, так и от ее производной (рис. 2 в). Характеристика динамической нелинейности всегда неоднозначна.

Рассмотренные статические и динамические нелинейности относятся к классу нелинейностей с кусочно-линейными характеристиками.

В управляющих устройствах, наряду с релейными элементами, часто используются так называемые особые нелинейности: множительное звено, элементы с переменной структурой, элементы логического типа.

Для улучшения качества систем применяются управляющие устройства с переменной структурой, в которых специальный блок изменения структуры может включать в основной контур системы звенья с различными динамическими свойствами.