Типовые звенья и их характеристики

Типовым динамическим звеном САР является составная часть системы, которая описывается дифференциальным уравнением не выше второго порядка. Звено, как правило, имеет один вход и один выход. По динамическим свойствам типовые звенья делятся на следующие разновидности:

Безынерционным звеном (усилительным, идеальным, пропорциональным, безъемкостным, первого порядка и т.п. ) (рис 11.) называется такое звено, передача сигнала от входа к выходу которого осуществляется мгновенно, без какой-либо инерции.

Для безынерционного звена статическая характеристика совпадает с динамической характеристикой, поэтому динамическое уравнение имеет следующий вид:

где К – коэффициент усиления или передачи.

Передаточная функция совпадает с коэффициентом усиления:

Рис 11. Безынерционное звено:

переходная характеристика;

Примерами такого звена являются рычаг, потенциометр, трансформатор, механическая передача.

Инерционным звеном или апериодическим (рис.12.) называется звено, в котором при подаче на вход скачкообразного сигнала его выходная величина запаздывает относительно входной и изменяется апериодически по экспоненциальной кривой с постоянной времени по уравнению.

где Т – постоянная времени звена, К – коэффициент усиления.

Передаточная функция звена

Рис 12. Инерционное звено:

переходная характеристика

Примерами такого звена являются резервуар с самовыравниванием, термопара, магнитный усилитель, газгольдер.

Дифференцирующим звеном (рис 13) называется такое звено, в котором в идеальном случае выходная величина является производной от входной величины.

Уравнение звена имеет следующий вид:

или

Передаточная функция звена имеет вид:

Рис.13. — Дифференцирующее звено:

переходная характеристика

Примерами такого звена являются тахогенератор, демпфер в механических передачах, электрические контуры, включающие активные и индуктивные сопротивления и др.

Интегрирующим или астатическим (рис.14.) называется такое звено, в котором выходная величина пропорциональна по времени интегралу от входной величины. Динамическое уравнение имеет следующий вид:

Передаточная функция звена имеет вид:

Примерами такого звена являются идеальные гидравлические двигатели и электродвигатели, электрические цепи с индуктивностью или емкостью.

Рис. 14. Интегрирующее звено:

переходная характеристика

Колебательным (рис.15.) называется звено, в котором при скачкообразном изменении величины на входе выходная величина стремится к новому установившемуся значению, совершая относительно него колебания с амплитудой, затухающей по закону экспоненты. Связь между входом и выходом звена определяется дифференциальным уравнением: