ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий сборник посвящен теории электрических стабилизирующих и корректирующих цепей и вопросам применения их в системах автоматического регулирования. Сборник предназначен для ознакомления с иностранными работами по данной теме научных и инженерно-технических работников и аспирантов, работающих в области автоматического регулирования и следящих систем, радио-и электротехники, проводной связи и счетно-решающих устройств. Сборник может также служить дополнительным пособием для студентов старших курсов ряда высших технических учебных заведений.
Бурное развитие техники автоматического регулирования вызвало потребность в специальных средствах стабилизации и повышения качества отработки систем регулирования. Такими средствами служат пассивные и активные электрические цепи, включаемые в линии прямой или обратной связи корректируемой системы. Широкие возможности улучшения качества систем регулирования и систем передачи сигналов с помощью введения корректирующих цепей, подтвержденные как теоретически, так и богатым опытом технического осуществления, вызвали за последние годы значительный рост числа научных и прикладных исследований в этой области и привели к созданию теории корректирующих цепей как самостоятельной дисциплины. Как отмечается в иностранных публикациях, стабилизирующие и корректирующие устройства в настоящее время используются во всех областях техники регулирования — в автопилотировании, устройствах автоматического сопровождения движущейся цели артиллерийскими и радиолокационными системами, в радио- и проводной связи, оборудовании энергоузлов, технике измерений и далыю-управления, автоматизации производственных процессов, следящих системах копировальных станков, счетно-решающих устройствах и т. п. В связи с этим представляется целесообразным изложить наиболее интересные из иностранных публикаций по теории корректирующих и стабилизирующих цепей.
Истоки метода стабилизирующих и корректирующих цепей восходят к основоположнику теории регулирования И. А. Вышнеград-скому, впервые доказавшему необходимость введения демпфирования в регулирующие устройства для придания устойчивости и лучшего качества процессам регулирования. И. А. Вышнеградский осуще-
ствлял это демпфирование гидравлическими средствами — с помощью катаракта. Эта идея И. А. Вышнеградского оказалась чрезвычайно плодотворной. Современные сложные электрические и электронные цепи, оказывающие демпфирующее или другие корректирующие воздействия, следует рассматривать как развитие этой первоначальной
идеи.
Математические методы нахождения корректирующих цепей, которые возможно лучше воспроизводили бы заданные характеристики (входные или передаточные функции), основываются на использовании многочленов П. Л. Чебышева. Созданная П. Л. Чебышевым теория приближения функций многочленами лежит в основе многих отечественных и иностранных работ в этой области. Немало американских, английских и других иностранных статей посвящено применению метода П. Л. Чебышева к задачам синтеза электрических
корректирующих цепей.
Советским ученым принадлежат главные открытия в теории корректирующих цепей, в том числе решение двух важных вопросов
этой теории:
1. Какой должна быть характеристика цепи, корректирующей
заданную систему регулирования?
2. Как физически осуществить заданную характеристику в виде пассивной электрической цепи с реальными элементами (т. е. цепи, реактивные элементы которой — индуктивности и емкости — содержат соответственно последовательные и параллельные активные сопротивления), ибо идеализация этих элементов, как не содержащих активного сопротивления, не всегда законна?
Первая задача изложена в работах В. В. Солодовникова и других советских ученых; решение ее основано на методе трапецеидальных логарифмических частотных характеристик.
Вторая задача решена Б. В. Булгаковым, который разработал общую теорию синтеза таких цепей и построил корректирующие звенья из реальных элементов.
Эти методы советских ученых широко используются за границей. Иностранные исследования в этих областях ведутся в настоящее время в направлениях, среди которых отметим следующие:
разработка номограмм и графиков, стандартизирующих и упрощающих применение метода частотных логарифмических характеристик к построению характеристик корректирующих цепей; • 'разработка методов физического осуществления (синтеза) корректирующих цепей с помощью только емкостей и активных сопротивлений, включая методы применения многочленов П. Л. Чебышева к решению этой задачи;
разработка методов уменьшения числа элементов цепей, осуществляющих заданную характеристику (так как задача синтеза цепей в общем случае решается неоднозначно);
разработка активных и нелинейных пассивных цепей.
С целью последовательного освещения этих вопросов в иностранной литературе сборник разбит на 8 разделов.
1-й раздел включает работы по методам анализа электрических
цепей.
2-й раздел содержит изложение методов, упрощающих и уско-
пяющих применение логарифмических частотных характеристик к нахождению требуемых характеристик корректирующих цепей.
3-й раздел посвящен математическим основам теории синтеза цепей и служит основой для дальнейшего изложения.
4-й раздел содержит общие методы синтеза реактивных цепей и цепей, содержащих все три вида пассивных элементов.
5-й раздел посвящен методам синтеза пассивных цепей, не содержащих индуктивностей. Там же рассматриваются пути уменьшения числа физических элементов (R, С) этих цепей.
6-й раздел представляет обзор общих типов корректирующих
звеньев.
7-й и 8-й разделы посвящены вопросам синтеза цепей для следящих систем на постоянном и переменном токе соответственно.
В конце сборника указана отечественная f1"7] и переводная литература [8~15] по рассматриваемой теме. Там же перечисляются учебные пособия и монографии [16~48] по отдельным вопросам, затрагиваемым в настоящем сборнике.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие .......................... 3
I. Анализ электрических цепей ................... 7
1. Основы матричной символики в теории линейных электрических цепей...................... . . 7
2. Структурные схемы цепей ................. 15
3. Общий и входной импеданцы цепей ............. 23
4. Элементарные звенья электрических цепей.......... 26
5. Некоторые свойства бесконечных линий........... 35
6. Лабораторные методы измерения импеданцев......... 55
7. Матричные соотношения для четырехполюсников и виды соеди-
нений нескольких четырехполюсников............ 59
8. Некоторые свойства матриц а, т, а, г, g, h......... 77
9. Свойства четырехполюсников, замкнутых на характеристичный импеданц................. ........ 92
10. Принцип фильтрации частот................. 96
11. Основные теоремы теории цепей............... 97
12. О значении определителя det з и некоторые другие свойства
пассивных линейных двусторонних цепей с сосредоточенными
параметрами........................ 107
13. Взаимные преобразования основных звеньев.......... 112
14. Метод преобразующей матрицы............... 114
15. Графические построения четырехполюсников в установившемся
режиме ......................... 119
16. Анализ активных четырехполюсников............ 141
II. Методы построения характеристик корректирующих цепей..... 155
17. Сопоставление асимптотических логарифмических амплитудно-
частотных характеристик разомкнутой сервосистемы с переходными процессами в замкнутой системе........... 155
III. Математические основы синтеза цепей по заданным входным или
передаточным функциям . . . .• ............. 178
18. Определение задач анализа и синтеза цепей....... 178
19. Устойчивые многочлены и вещественные положительные функции 178
20. Положительные, функции и вещественные положительные функции ........................... 198
21. Требования, которым должен удовлетворять входной импеданц конечной линейной пассивной цепи с сосредоточенными параметрами ............................ 204
22. Системы минимальной и неминимальной фазы ........ 207
IV. Общие методы синтеза цепей.................. 209
23. Синтез цепей, состоящих из реактивных элементов типа LC . . 209
24. Синтез реактивных цепей с помощью непрерывных дробей . . 226
25. Синтез цепей с рассеиванием, содержащих по одному типу индуктивных элементов.................... 230
26. Физическое осуществление реактивных четырехполюсников . . 237
27. Синтез двухполюсных цепей типа RLC по заданному импеданцу методом выделения полюсов................. 240
28. Синтез реактивной цепи, замкнутой на активное сопротивление 256
29. Синтез реактивных четырехполюсников с помощью лестничного разложения элемента матричного импеданца......... 268
30. Синтез пассивных многополюсников из отдельных четырехполюсников, содержащих лишь по одному омическому сопротивлению ........................... 275
V. Синтез цепей типа КС...................... 288
31. Синтез цепей типа RC с помощью полиномов Чебышева .... 288
32. Применение метода выделения полюсов и сдвига нулей к синтезу четырехполюсников типа RC............ . 309
32. Физическое осуществление передаточных функций, имеющих
полюсы только на вещественной отрицательной полуоси . , . 315
VI. Корректирующие цепи для систем на постоянном и переменном
токе............................ 327
34. Корректирующие цепи с постоянным сопротивлением ..... 327
35. Корректирующие цепи для систем на переменном токе .... 333
36. Корректирующие цепи во внутренних обратных связях .... 354
37. Выравнивающие (компенсирующие) цепи........... 360
II1. Синтез корректирующих контуров для следящих систем на постоянном токе........................... 371
38. Системы минимальной и неминимальной фазы........ 371
384 394
39. Реализация передаточной функции минимальной или неминимальной фазы четырехполюсников, состоящих из сопротивлений и емкостей ........................
40. Реализация передаточной функции .Y-образным симметричным /?С-четырехполюсником ..................
41. Осуществление передаточной функции минимальной фазы лестничным /?С-четырехполюсником............... 407
42. Осуществление передаточной функции минимальной фазы последовательным соединением трехполюсников, состоящих из RC . 418
43. Осуществление передаточной функции с помощью активной схемы, содержащей положительную обратную связь..... 431
44. Пример корректирования слабомощной приборной следящей системы на постоянном токе................. 442
VIII, Стабилизация сервосистем на переменном токе ......... 455
45. Введение ........................ 455
46. Модификации опережающих систем переменного тока класса I 461.
47. Электромеханические опережающие системы переменного тока класса I........................ 463
48. Опережающие системы класса II.............. 474
49. Графический анализ.................... 481
50. Обобщение метода синтеза................. 486
51. Стабилизирующие контуры, работа которых не зависит от ухода несущей частоты................... 491
52. Аппаратура для проведения экспериментов......... 507
Цена: 600руб.
