Типовые звенья (ТЗ) – минимальный необходимый набор звеньев для описания систем уравнения произвольного типа.
ТЗ: пропорциональное, апериодическое звено первого порядка, апериодическое звено второго порядка, колебательное звено, консервативное звено, идеальное интегрирующее звено, реальное интегрирующее звено, идеальное дифференцирующее звено, реальное дифференцирующее звено, звено с чистым запаздыванием.
1) пропорциональное (без инерционное) либо идеальное усилительное звено:
ПФ:
Переходная функция:
Весовая функция:
АФЧХ:
АЧХ:
ФЧХ:
ЛАЧХ:
Физическая реализация:
2) апериодическое звено первого порядка: . Пример: двигатели постоянного тока.
ПФ:
Переходная функция:
Весовая функция:
АФЧХ:
АЧХ:
ФЧХ:
ЛАЧХ:
Возьмем два участка:
а)
б)
Отклонение асимптотической характеристики от точной меньше 3 дБ (это в практике допустимо)
Физическая реализация:
3) апериодическое звено второго порядка: .
ПФ:
Рассмотрим (характеристическое уравнение)
Пусть корни характеристического уравнения вещественные (сочетание звеньев первого порядка)
Переходная функция:
Весовая функция:
АФЧХ:
(Если провести окружность радиуса к, то график АФЧХ будет внутри окружности)
АЧХ:
ФЧХ:
ЛАЧХ:
Разобьем на участки:
а)
б)
в)
Физическая реализация:
4) колебательное звено (ДУ как в 3, но при условии корни характеристического уравнения комплексные): , где параметр затухания.
, где коэффициент затухания, частота затухающих колебаний.
ПФ:
Переходная функция:
Весовая функция:
АФЧХ:
(Если провести окружность радиуса к, то график АФЧХ выйдет за окружность)
АЧХ:
ФЧХ:
ЛАЧХ:
Разобьем на участки:
а)
б)
(чем меньше , тем больше выброс)
Физическая реализация:
5) консервативное звено – частный случай колебательного звена при (везде подставляем )
Переходная функция:
Незатухающие гармонические колебания
Весовая функция:
Выброс и потом не затухает
АФЧХ:
АЧХ:
Разрыв на
ФЧХ:
ЛАЧХ:
6) идеальное интегрирующее звено:
ПФ:
Переходная функция:
Весовая функция:
АФЧХ:
АЧХ:
ФЧХ:
ЛАЧХ:
Техническая реализация:
7) реальное интегрирующее звено (звено с запаздыванием):
ПФ:
Переходная функция:
Весовая функция:
АФЧХ:
АЧХ:
ФЧХ:
ЛАЧХ:
Разобьем на участки:
а)
б)
8) идеальное дифференцирующее звено (звено с запаздыванием):
ПФ:
Переходная функция:
Весовая функция:
АФЧХ:
АЧХ:
ФЧХ:
ЛАЧХ:
9) реальное дифференцирующее звено (звено с запаздыванием):
ПФ:
Переходная функция:
Весовая функция:
АФЧХ:
АЧХ:
ФЧХ:
ЛАЧХ:
Физическая реализация:
10) звено с чистым запаздыванием: .
ПФ:
Переходная функция:
Весовая функция:
АФЧХ:
АЧХ:
ФЧХ:
Физический смысл: