2014-02-24
1474
Автоматические системы состоят из различного числа элементов, взаимосвязанных между собой. Все элементы, независимо от их назначения, конструкции и принципа действия можно в зависимости от их динамических свойств (изменение выходной величины во времени) разделить на ограниченное число звеньев, называемых типовыми.
Характер изменения выходной величины зависит от свойств самого элемента и от параметров входного сигнала. Динамические свойства элементов оцениваются по их реакции на скачкообразные изменения входного сигнала.
В зависимости от характера протекания переходного процесса различают следующие типовые звенья систем автоматического регулирования: дифференцирующее, усилительное, интегрирующее, апериодическое, колебательное и звено чистого запаздывания.
Дифференцирующим звеном называют элемент, у которого скорость изменения выходного сигнала пропорциональна скорости изменения входного сигнала, т. е. пропорциональна первой производной от скорости изменения входного сигнала по времени.
Переходная функция звена на единичное входное воздействие показана на рис. 2.11, а. К числу устройств, осуществляющих дифференцирование, относятся тахометр, спидометр, дифференцирующие операционные усилители, индукционные датчики и т. д.
Усилительным звеном является звено, позволяющее пропорционально изменять заданную величину в какое-то число раз (рис. 2.11, 6). При этом выходной сигнал без запаздывания повторяет входной сигнал.
Примером усилительных звеньев являются редукторы, трансформаторы, усилители и другие элементы, выходной сигнал которых практически мгновенно следует за изменением входного с определенным коэффициентом k.
Рисунок 2.11 - Графики переходных режимов типовых звеньев
Интегрирующим звеном считают такое звено, выходная величина которого пропорциональна интегралу по времени от входной.
В качестве примера интегрирующего звена можно назвать любой двигатель вращения, у которого угол поворота выходного вала пропорционален входному сигналу, например напряжению на якоре двигателя постоянного тока. Переходная функция показана на рис. 2.11, в.
В апериодическом звене выходная величина изменяется по экспоненциальному закону, стремясь к определенному предельному значению.
Апериодическое звено образуется из элемента, накапливающего энергию (например, индуктивность, емкость), и элемента, рассеивающего эту энергию (например, электрическое сопротивление). Различают устойчивое (кривая 1 рис. 2.11, г) и неустойчивое (кривая 2) апериодические звенья. Примером таких звеньев могут быть инерционные датчики (термопары), магнитные усилители, ДПТ с независимым возбуждением, LC и RC четырёхполюсники и д.р.
В колебательном звене переходная функция имеет форму колебаний, расходящихся (кривая 2 на рис. 2.11, д) для неустойчивого и затухающих (кривая 1 на рис. 2.11, д) для устойчивого звена. Колебательное звено, так же как и апериодическое, содержит элементы, накапливающие энергию, и элементы, рассеивающие ее. К колебательным звеньям можно отнести маятник, электрический контур RC, центробежный тахометр, поплавковый уровнемер.
Звено с чистым запаздыванием - это звено, в котором выходная величина идеально повторяет входную, но с отставанием на постоянный отрезок времени (рис. 2.11, е).
