Следящие системы

Следящие системы относятся к системам регулирования, работающим по замкнутому циклу. Следящей системой называется такая автоматическая система, которая предназначается для воспроизведения на управляемом объекте (на выходе системы) произвольного закона изменения некоторой величины во времени, задаваемого на входеэтой системы.

В настоящее время существует значительное количество разновидностей следящих систем. Назовем наиболее важные из них.

1. Следящие системы воспроизведения угла поворота осуществляют поворот некоторой оси, называемой исполнительной осью, на некоторый угол так, чтобы в каждый момент времени этот угол был равен углу поворота другой оси, называемой командной осью (например при индикации позиции группового контроллера ЭКГ-8Ж).

Разновидностью этих следящих систем являются системы, осуществляющие не вращательное движение, а линейное перемещение управляемого объекта.

2. Следящие системы воспроизведения скорости вращения осуществляют вращение исполнительной оси так, чтобы в каждый момент времени скорость её вращения была пропорциональна некоторой входной величине, например углу поворота командной оси, входному напряжению и т. п. В этом случае угол поворота исполнительной оси будет пропорционален интегралу по времени от входной величины, то есть система будет обладать интегрирующими свойствами. Поэтому часто используется название интегрирующий привод.

3. Сглаживающие следящие системы работают по принципу систем воспроизведения угла. Отличие заключается в том, что на входе этих систем действуют одновременно полезный сигнал и помеха. Назначением сглаживающей системы является наиболее точное воспроизведение на выходе полезного сигнала при наиболее сильном подавлении помехи. Сглаживающие следящие системы строятся обычно на базе каких-либо интегрирующих элементов, например интегрирующих приводов.

4. Гироскопическиеследящие системы строятся на базе гироскопических элементов. Разновидностью их являются силовые гироскопические стабилизаторы, в которых для стабилизации пространственного положения используется слежение момента двигателя за моментом внешних возмущающих сил. Другой разновидностью являются гироскопические устройства, в которых осуществляется изменение пространственного положения управляемого объекта в соответствии с законом изменения входной величины.

5. Электрическиеследящие системы представляют собой усилители с сильной отрицательной обратной связью. Они предназначаются для точного воспроизведения на некотором приемнике входного напряжения. В качестве примера можно привести операционные усилители постоянного тока.

Большое значение начинают приобретать в настоящее время самонастраивающиеся следящие системы или системы с саморегулированием параметров, в которые вводятся специальные дополнительные устройства, автоматически изменяющие некоторые параметры системы в зависимости от характера полезного входного сигнала и помех с таким расчётом, чтобы всегда обеспечивать наилучшее качество слежения.

На рис.1.8 приведен пример электрической следящей системы, представляющей собой усилитель с глубокой обратной связью. Усилитель с большим коэффициентом усиления управляется разностью входного и выходного напряжений U = U1 – U2.

При большом коэффициенте усиления выходное напряжение будет с большой точностью равняться входному, так как даже небольшие ошибки, поступая на вход усилителя, будут в состоянии обеспечить заданный режим на его выходе при наличии сильных возмущающих воздействий (изменение нагрузочного сопротивления, изменение питающего напряжения и т. д.).

Впервые следящие системы были изобретены Петрушевским в 1860 г. и Давыдовым в 1867 г. Следящая система Российского офицера Давыдова осуществила централизованное дистанционное управление несколькими орудиями на морской артиллерийской батарее, получившей название «Не тронь меня».