Основным усилительным элементом, используемым практически во всех конструкциях регуляторов, является гидравлический серводвигатель (см. рис. 147). Усилия, развиваемые серводвига­телями рассматриваемых регуляторов, обычно значительно пре­восходят усилия, требуемые для перестановки органов управ­ления (реек топливных насосов), поэтому в последующих рас­суждениях с достаточной степенью точности усилия, необходи­мые для перестановки органов управления, можно не учитывать.

В этих условиях перемещение поршня серводвигателя пол­ностью определяется количеством рабочей жидкости, прошед­шей за элементарный промежуток времени ве через эффектив­ное сечение ?_зf_з окна, открываемого золотником. Если ?р — пе­репад давления, появляющийся в процессе работы в полостях серводвигателя, а s_п — рабочая площадь его поршня, то урав­нение неразрывности потока жидкости имеет вид

где dу — элементарное перемещение поршня серводвигателя. Перепад давления в полостях серводвигателя ?р может быть определен в виде разности давления рабочей жидкости в аккуму­ляторе р_ак и давления р₀ окружающей среды и принят постоян­ным для всех режимов работы серводвигателя.

Проходное сечение ?_зf_з масляных каналов а и б, соединяющих золотник с серводвигателем (рис. 179), определяется конструк­цией этих окон (прямоугольные, круглые) и смещением ?.х зо­лотника из среднего положения (когда окна неперекрыты). Воз­можность перекрыш ?х_пер в золотнике (рис. 179, а), создающих нелинейность характеристики (рис. 179, б) золотника с зоной нечувствительности 2?х_пер и насыщения (при ?₃f₃ ? ?_окf_ок — полной эффективной площади окна буксы), далее не учитывается.

Предполагаем, что высота поршня золотника точно соответствует высоте окна масляного канала, а зона насыщения находится вне пределов рабочих положений золотника. Такие допущения не вносят заметной ошибки, так как при конструировании и изготовлении серводвигателей рассматриваемых регуляторов принимают меры для уменьшения помех, нарушающих линей­ность статической характеристики золотника.

С учетом сказанного ?_зf_з = f (?х), поэтому после разложе­ния в ряд и линеаризации

характеризует его инерционность (пропорционально рабочей площади поршня). Снизить инерционность можно изменением ха­рактеристики золотника в направлении увеличения производ­ной d?_зf_з / dx..

В операторной форме записи уравнение (382) имеет вид

где собственный оператор серводвигателя

Разделив оба члена уравне­ния (384) на собственный опе­ратор, можно получить

где передаточная функция серводвигателя

Структурная схема такого серводвигателя показана на рис. 180, а. Дифференциальные уравнения (383) и (385) справед­ливы для усилительных элементов без обратных связей. Золот­ник серводвигателя в этом случае кинематически жестко связы­вается с муфтой чувствительного элемента, так что ?x = u?z, где u — передаточное отношение связи. Однако серводвигатель не может обеспечить устойчивую работу регулятора без оборудо­вания его той или иной обратной связью. Поэтому уравнение (383) или (385) должно быть дополнено уравнением обратной связи.

1. Жесткая кинематическая обратная связь;

2. Жесткая силовая обратная связь;

3. Изодромная кинематическая обратная связь;

4. Изодромная силовая обратная связь;

5. Комбинированная обратная связь;