Энергия вокруг нас
229
положительной обратной связью и коэффициент усиления замкнутой цепи должен быть равен единице (рис. 18).
Рис. 18. Энергетическая установка, охваченная положительной обратной связью: а) структура; б) затухающий переходной процесс; в) расходящийся переходной процесс
Если на вход системы возвращается энергии меньше, чем нужно для поддержания рабочего процесса, процесс неизбежно затухнет. Затухание процесса даже носящего колебательный характер, обычно происходит по экспоненциальному закону, причем показатель экспоненты имеет отрицательный знак.
Если же коэффициент усиления замкнутой цепи больше единицы, то система начинает накапливать энергию, процесс развивается по экспоненциальному закону, но показатель экспоненты имеет положительный знак, и система идет в разнос.
В этом случае в системе находится какое-либо слабейшее звено, которое выходит из строя и прерывает процесс. Одним из вариантов такого события является взрыв.
Обеспечить точное равенство единице коэффициента усиления замкнутой цепи без регулирования практически не представляется возможным, во всех случаях работа такой системы будет неустойчивой, она либо остановится, либо пойдет в разнос.
230
Глава 6.
Для того чтобы этого не произошло, в систему, охваченную положительной обратной связью, обязательно должен быть включен регулятор, задачей которого является ограничение той части энергии, которая возвращается на вход системы через обратную связь. Такой регулятор может быть выполнен несколькими способами.
Первый способ - простое ограничение величины обратной энергии некоторым насыщающимся звеном. Таким звеньями могут являться любые звенья с нелинейными характеристиками типа насыщения железа или стабилитронов. В случае использования трансформатора с железным сердечником увеличение напряжения в первичной обмотке после насыщения сердечника не приводит к увеличению напряжения на вторичной обмотке. В случае использования стабилитронов избыточная энергия направляется в обход цепи обратной связи, чем и ограничивается поступление энергии на вход системы.
Вторым способом является применение нелинейной отрицательной обратной связи. По цепи отрицательной обратной связи на вход системы должен поступать второй поток энергии со знаком, противоположным знаку потока энергии, поступающей по цепи положительной обратной связи на тот же вход. Если процесс колебательный, то обратный поток должен поступать на вход в противофазе потоку положительной энергии, если обратная связь выполнена в виде напряжения положительной полярности, то по цепи отрицательной связи должна поступать в ту же точку энергия в виде напряжения отрицательной полярности. В каждом конкретном случае вид энергии, используемой в цепях положительной и отрицательной связи, устанавливается конкретно, в соответствии с принципом действия системы.
Варианты функционирования отрицательной обратной связи могут быть также различны. Ее параметры могут быть выбраны, например, такими, что она вообще не включается, пока уровень энергии в положительной обратной связи не достигнет определенного порога, только после этого она начинает
