2) Примеры систем автоматического управления

1. Центробежный регулятор скорости вращения паровой машины (регулятор Уатта). Это система стабилизации.

При увеличении скорости вращения вала (ω) массы m раздвигаются, муфта перемещается вверх, подача пара в двигатель уменьшается клапаном, скорость вращения вала уменьшается. Так осуществляется отрицательная обратная связь.

2. Структурная схема следящей системы

**************************************************************

3. Принцип действия фазового пеленгатора..

На расстоянии d две размещены две слабонаправленные антенны (A1 и A2) фазового пеленгатора. Расстояние d называется базой фазового пеленгатора. На расстоянии D >> d находится излучающий объект M. Требуется определить угол α – угол между нормалью к базе (eg) и направлением на объект M. Фазовый фронт принимаемого сигнала полагаем плоским т.к. λ<<D (λ – длина излучаемой объектом M волны).

Очевидно, что разность расстояний от объекта M до антенн A1 и A2:

.

Пусть объект излучает (или отражает) сигнал

f – частота сигнала (Гц), ψ – фаза излучаемого сигнала.

Разность фаз принимаемых антеннами A1 и A2, очевидно, определяется разностью расстояний от объекта M до антенн A1 и A2:

.

Разность фаз, сигналов, принимаемых антеннами

Откуда угол

Полагая без потери общности результатов ψ=0, сигналы, принимаемые антеннами А1 и А2 равны, соответственно

Полагая каналы приема сигналов идентичными, имеем .

Измерив разность фаз принимаемых сигналов (φ), можно определить направление на объект. При малых углах α

Таким образом, для определения угла α достаточно измерить разность фаз принимаемых сигналов.

Структурная схема фазового пеленгатора.

Постоянный фазовый сдвиг равный π/2 после антенны A1 введен для того, чтобы сигнал на выходе фазометра при угла α=0 оказался бы тоже равным нулю.

Сигнал, пропорциональный разностей фаз φ=(φ₂–φ₁) можно получить, например, перемножая сигналы u₁(t)∙u₂(t) и выделяя постоянную составляющую результата перемножения (q1 – некоторый коэффициент):

Воспользовавшись равенством

,

получим

.

U – некоторая постоянная величина, зависящая от параметров перемножающего устройства. Средне по времени второго слагаемого равно нулю. Следовательно, выделив постоянную составляющую этого сигнала, получим

При малых углах φ имеем

где ∙q2 – коэффициент пропорциональности.

Структурная схема фазового пеленгатора:

На рисунке представлена структурная схема системы углового сопровождения цели сна базе фазового пеленгатора.

Сигнал рассогласования усиливается, усиленный сигнал подается на якорь двигателя, который через редуктор поворачивает подвижную платформу в направлении на цель.

4. Амплитудный пеленгатор.

A1 и A1 – ,диаграммы направленности антенны антенн a1 и A2, смещенные относительно друг друга на угол 2∙α0 .

Зависимости сигналов на выходах детекторов и вычитающего устройства от направления на источник излучения (α):

При малых рассогласованиях U(α)=k∙α. Отметим, что с ростом модуля угла рассогласования (|α|) сигнал рассогласования ΔU растет пока |α|<|α0| и при дальнейшем возрастании |α| уменьшается. Т.о. при малых углах рассогласования (|α|<<|α0|) систему можно считать линейной т.е. как и в случае фазового пеленгатора:

ΔU=k∙α.

Структурная схема углового сопровождения аналогична рассмотренной выше.