Структурные схемы и передаточные функции

Систему управления можно разбить на блоки, имеющие вход и выход (объект, регулятор,привод, измерительная система). Для того, чтобы показать взаимосвязи этих блоков, используют структурные схемы. На них каждый элемент изображается в виде прямоугольника, внутри которого записывается его передаточная функция. Вход и выход блока показывают соответственно «входящей» и «выходящей» стрелками.

Строго говоря, есть две формы записи:

• операторная запись, когда передаточная функция записывается как функция оператора

дифференцирования p , входы и выходы блоков – функции времени;

• запись в изображениях, когда передаточная функция записывается как функция ком-

плексной переменной s, а для обозначения входов и выходов используют их изображе-

ния по Лапласу.Однако суть дела от этого не меняется. Поэтому дальше при обозначении сигналов мы, несколько жертвуя строгостью ради простоты записи, будем обозначать сигналы строчными буквами, не указывая независимую переменную (t или s), а в записи передаточных функций будем использовать переменную s, как принято в литературе.Для суммирующих элементов используют специальное обозначение – круг, разбитый на сектора. Если сектор залит черным цветом, поступающий в него сигнал вычитается, а не складывается с другими. Разветвление сигнала обозначается точкой, как и радиотехнике.

На следующем рисунке показана типичная схема системы управления кораблем по курсу. Здесь вход x – заданный курс, выход y – фактический курс. Сигналы e , u и δ обозначают соответственно ошибку регулирования, сигнал управления и управляющее воздействие привода на объект (угол поворота руля). Сигнал g – это возмущение (влияние ветра и морского волнения), а m – шум измерений.

В этой системе кроме «большого» контура управления (регулятор – привод – объект) есть еще внутренний контур привода (звено с передаточной функцией ( ) 0 R s охвачено отрицательной обратной связью).