2.2 Nelinearity v riadiacej technike

1.) Všeobecné nelinearity – sú to nelinearity z nelineárnej statickej charakteristiky napr. tranzistor, dióda, Zenerova dióda, tyristor, ...

                                              Pri týchto nelinearitách sa určujú diferenciálne parametre.

Všeobecné nelinearity menia priebeh prechádzajúceho signálu, vznikajú vyššie harmonické (skreslenie nf zosilňovačov); vzniká intermodulačné skreslenie (t.j. ak sú na vstupe nelineárneho člena aspoň 2 signály rôznej frekvencie, objavia sa na výstupe signály, ktorých frekvencia je daná súčtom a rozdielom frekvencií vstupných signálov).

2.) Typické nelinearity

a.) nelinearita typu obmedzenie (nasýtenie)

- v rozmedzí vstupného signálu ±x1 sa člen chová lineárne a po prekročení tohto pásma linearity (pásmo proporcionality) sa prejaví nelinearita (nasýtenie).

Dôsledok: obmedzenie sa prejavuje vždy u regulátorov, lebo akčné členy nemôžu dodať do regulovaných sústav ľubovoľne veľkú energiu.  

                  Ovplyvňuje to negatívne stabilitu regulácie.

b.) nelinearita typu pásma necitlivosti

- v pásme necitlivosti <-x1;x1> nie je na výstupe člena žiaden signál. Táto nelinearita sa vyskytuje všade, kde je trenie (pohyblivé časti, servomotory)

Dôsledok:  na  regulačný  obvod  má   stabilizujúci vplyv, preto sa niekedy zavádza úmyselne. Tiež sa používa  v  číslicových  obvodoch  pre dosiahnutie

                  necitlivosti voči vstupnému šumu (šumová imunita)

1.) úzke pásmo necitlivosti  

napr.                                                                

(±0,6V) – kremíková dióda

2.) širšie pásmo necitlivosti

  3.) nesymetrické pásmo necitlivosti

(-Uz až 0,6V)

c.) nelinearita typu vôľa v prevodoch

- vyskytuje sa v ozubených prevodoch

- vstupným signálom je uhol natočenia v primárnom kolese a výstupným signálom je uhol  natočenia sekundárneho kolesa

- vôľa v prevodoch je zvláštnym prevodom necitlivosti, ktorá sa prejaví vždy pri zmene zmyslu vstupnej veličiny, čo je zlá vlastnosť: môže spôsobovať oscilácie

d.) nelinearita typu hysteréza

(napr. hysterézna krivka feromagnetického materiálu, elektro-magnetické relé, Schmidtov klopný obvod, ...)

- veľkosť výstupnej veličiny je daná veľkosťou vstupnej veličiny a zmyslom jej zmeny (vždy dochádza k nasýteniu veľkosti výstupnej veličiny)

Dôsledok: pri spojitej regulácii pôsobí negatívne – môžu vzniknúť trvalé oscilácie a v impulzovej regulácii sa zavádza zámerne

- matematické riešenie obvodov s nelinearitami je veľmi ťažké

- vhodné je používať PC, kde možno regulačný obvod modelovať