Российские станки с ЧПУ. Есть ли перспектива?При замене элементов САУ типовыми эквивалентными звеньями возникает возможность упрощенного изображения схемы системы автоматического управления; в этом случае вычерчиваются только условные обозначения типовых звеньев, заменяющих отдельные участки схемы. Такие схемы носят названии структурных.

Структурная схема САУ, как и функциональная схема, отражает процесс передачи и обработки информации в замкнутом контуре системы автоматического управления и математически описывает динамические свойства системы. Структурные схемы дают более полное представление о процессах, происходящих в исследуемой системе. Эквивалентные звенья изображаются в виде прямоугольников, в которых отмечаются функции, характеризующие данные звенья, или проставляется знак, определяющий направление действия звена. Наиболее простые САУ, например следящие системы, образуют замкнутый контур. Следящие системы, обладающие структурной схемой, называются одноконтурными.

Для повышения качества работы одноконтурные автоматические системы часто снабжают одной или несколькими дополнительными параллельными связями, что превращает их в многоконтурные. В зависимости от назначения, характера действия и способа включения связи разделяются на: главные и дополнительные, прямые и обратные, положительные и отрицательные, жесткие и гибкие, простыв и перекрещивающиеся, внешние и внутренние.

Главная связь обеспечивает замыкание цепи основного контура системы автоматического управления. Дополнительные связи представляют собой параллельные контуры, охватывающие часть звеньев основного контура. Если сигнал, идущий по дополнительной параллельной связи, суммируется с основным сигналом на выходе группы звеньев основного контура, охваченных дополнительной связью, то связь называется прямой.

Если сигнал, идущий по дополнительной параллельной связи, подается с выхода на вход группы звеньев основного контура, охваченных дополнительной связью, то связь называется обратной.

Если сигнал связи суммируется с основным сигналом, связь называется положительной, если вычитается — отрицательной. Структурная схема участка следящей системы с прямой связью и с дополнительной обратной связью. Если контур обратной связи не содержит элементов, изменяющих характер выходного сигнала, то связь называется жесткой, в противном случае — гибкой.

Главная обратная связь следящей системы всегда является жесткой. Передаточную функцию участка цепи при последовательном соединении звеньев можно получить, если исключить промежуточные переменные величины. Передаточная функция параллельных согласно включенных звеньев направленного действия равняется алгебраической сумме передаточных функций отдельных звеньев.

Рассмотрим передаточные функции параллельно и встречно включенных звеньев — отрицательная обратная связь — как наиболее часто встречающийся случай.

В действительности, кроме управляющего входного воздействия, всякая реальная система подвержена различным возмущающим воздействиям (нестабильность характеристик элементов, помехи и т. д.), которые могут поступать в систему в любом месте. Для учета их влияния устанавливают зависимости между этими возмущениями и изменениями управляемой (выходной) величины системы. В соответствии с правилами теории автоматического управления операторное изображение выходной величины системы равняется дроби, числитель которой есть произведение изображения внешнего воздействия на передаточные функции звеньев, включенных последовательно между точкой приложения воздействия и выходом системы, а знаменатель — увеличенная на единицу передаточная функция разомкнутой системы.

При проектировании и расчете автоматических измерительных систем геодезического назначения и их отдельных элементов (усилителей, регистраторов и т. д.) в полной мере используют методы расчета теории автоматического управления, достаточно подробно изложенные в специальной литературе.