Cтраница 4
Un) обычно осуществляются с помощью комбинаций следующих простых операций: умножение машинной переменной на положительный или отрицательный постоянный коэффициент; инвертирование ( перемена знака); суммирование двух или более машинных переменных; интегрирование; дифференцирование; перемножение двух машинных переменных; функциональное преобразование. Ниже рассмотрим в минимальном объеме, необходимом для понимания принципа работы, некоторые устройства, которые выполняют указанные операции с напряжениями постоянного тока и являются основными блоками вычислительных машин непрерывного действия. [46]
Основным путем получения кривых переходного процесса является применение вычислительных машин непрерывного действия и цифровых. В наиболее сложных случаях используют цифровые машины. В тех же случаях, когда может быть применена вычислительная машина непрерывного действия, стремятся использовать именно ее, поскольку здесь метод решения задачи заключается, по существу, в моделировании исследуемой САУ и поэтому как по форме, так и в методическом отношении весьма близок экспериментальному исследованию реальной системы вплоть до возможности подключения к машине отдельных частей реальной системы. [47]
Исследование переходных процессов аналитическими методами встречает значительные вычислительные трудности и является очень трудоемкой работой даже при заданной схеме. Если требуется исследовать различные варианты схем с различными обратными связями, объем и трудности вычислительной работы сильно возрастают. Поэтому при исследовании переходных процессов в системах все шире применяются вычислительные машины непрерывного действия. Относительно небольшая точность ( до 5 - 10 %), получаемая на обычных машинах, вполне удовлетворяет практические потребности, и в большинстве случаев нет необходимости уточнять решение путем использования более точных машин непрерывного действия или решения задачи на автоматических цифровых вычислительных машинах. [48]
Линейные системы, которым были посвящены предыдущие главы, образуют фундамент для всех последующих исследований. Теперь можно сосредоточить внимание на анализе и расчете систем, которым присущи нелинейности такого рода, как насыщение, кулоново трение, мертвый ход и др. Для решения таких задач можно применить в основном два метода. Один метод решения требует, чтобы конструктор изучил доступные способы исследования нелинейных систем, например метод описывающих функций 1 или метод фазовой плоскости. Второй метод подразумевает применение моделирующих устройств ( вычислительных машин непрерывного действия) как научный инструмент анализа и расчета. Машинные методы позволяют моделировать как линейные, так и нелинейные элементы системы и затем находить решения. Применение моделирующих устройств является многообещающим методом по ряду причин. Одна из причин лежит в возможности для конструктора получить значительно более исчерпывающий анализ при существенно меньших затратах времени и труда. После того, как осуществлено моделирование задачи посредством вычислительных устройств непрерывного действия, можно легко и быстро найти решение для регулируемой величины в соответствии с различными видами входных команд и при разных сочетаниях параметров системы и объекта регулирования. Кроме того, полученные результаты можно легко интерпретировать в виде осциллограмм, представляющих решения задачи, которые обычно дают выходные зренья вычислительной машины. Это создает возможность оптимизировать значения параметров нелинейных систем управления. Для получения тех же результатов аналитическим методом требуется затратить много труда для сравнения разных вариантов решения и выбора оптимального варианта. [49]
Сложность современных систем регулирования имеет своим следствием и сложность их математических моделей, представляющих собой в большинстве случаев системы дифференциальных и иных уравнений достаточно высокого порядка. Поэтому теория автоматического регулирования, являющаяся прикладной инженерной дисциплиной, вынуждена, тем не менее, использовать весьма сложный математический аппарат. Возникающие при исследовании САР трудности математического характера приводят к тому, что результаты теоретического изучения работы систем регулирования ( как в плане анализа, так и в плане синтеза) имеют достаточно приближенный характер. Для уточнения результатов и окончательного выбора параметров систем регулирования необходимо привлечение средств вычислительной техники ( вычислительных машин непрерывного действия и универсальных цифровых вычислительных машин) с последующей окончательной доводкой и настройкой регуляторов в реальных условиях. [50]
Электронное моделирующее устройство, снабженное надлежащим генератором случайных помех может быть использовано для изучения проблем этого рода. Подобный метод особенно ценен при изучении нелинейных систем, так как не известен общий аналитический метод для анализа таких систем. По этим причинам ( а также по другим, о которых будет упомянуто ниже) настоящая глава посвящена описанию методов электронного моделирования и их применению в проектировании систем управления. Однако не следует думать, что этот выбор каким-либо образом снижает значение приобретения знаний основ аналитических методов исследования нелинейных систем. Последние всегда будут полезны, в особенности для правильного и целесообразного применения вычислительных машин непрерывного действия. Читателю, интересующемуся широко этим вопросом, рекомендуется обратиться к соответствующей литературе. [51]