§ 3.6. ТИПОВЫЕ ЗВЕНЬЯ

Устройства систем РА, имеющие различное конструктивное нсполпение и принципы работы, могут описываться одинаковыми дифференциальными уравнениями. Устройства систем РА, классифицируемые по виду передаточных функций, называют типовыми (основными) звеньями. Различают семь типовых звеньев. Рассмотрим их основные характеристики.

Безынерционное звено. К числу таких звеньев относятся устройства с передаточной функцией где коэффициент передачи звена. Амплитудная и фазовая характеристики звена: ; переходная функция

Примерами таких звеньев являются потенциометр, полупроводниковый усилитель, зубчатая передача и т. п.

Инерционное звено. К подобным звеньям относятся устройства с передаточной функцией

Пример инерционных звеньев — -цепочка, изображенная на рис. 3.12, Частотная характеристика инерционного звена

Рис. 3.12. Схема -цепи инерционного звена

Рис. 3.13. Годограф частотной характеристики инерционного звена

Вещественная и мнимая частотные характеристики:

амплитудная и фазовая характеристики:

На рис. 3.13 изображен годограф частотной характеристики инерционного звена, где сопряженная частота.

Переходная функция звена в соответствии с (2.10) имеет вид

Импульсная переходная функция находится по формуле (2.16).

Интегрирующее звено. К числу таких звеньев относятся устройства с передаточной функцией

Примеры интегрирующего звена: электрический двигатель с передаточной функцией (3.13), если в ней пренебречь электромеханической постоянной времени; усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, в цепь обратной связи которого включен конденсатор.

Вещественная мнимая и частотные характеристики:

амплитудная и фазовая

На рис. 3.14 показан годограф частотной характеристики интегрирующего звена. Переходная и импульсная переходная функции звена следующие:

Рис. 3.14. Годограф частотной характеристики интегрирующего звена

Рис. 3.15. Схема электрической цепи колебательного звена

Колебательное звено. Передаточная функция звена

где относительный коэффициент затухания.

Примером колебательного звена является контур, состоящий из индуктивной катушки, резистора и конденсатора (рис, 3.15),

Амплитудная и фазовая частотные характеристики:

На рис. 3.16 изображен годограф частотной характеристики звена.

Рис. 3.16. Годограф частотной характеристики колебательного звена

Рис. 3.17. Годограф частотной характеристики дифференцирующего звена

Переходная функция звена в соответствии с

где

Если , то полюсы передаточной функции отрицательные действительные числа, поэтому передаточную функцию звена можно представить в следующем виде;

где

Идеальное дифференцирующее звено. Передаточная функция звена не удовлетворяет условиям физической реализуемости, поэтому звено называется идеальным. Частотные характеристики звена На рис. 3.17 изображен годограф частотной характеристики звена. Переходная функция звена где — дельта функция.

Дифференцирующее звено первого порядка. Передаточная функция звена

Частотные характеристики:

Годограф частотной характеристики показан на рис. 3.18, переходная функция звена

Звено запаздывания. Это звено не искажает формы входного сигнала, а сдвигает его по времени. Передаточная функция звена

где —время запаздывания. Частотные характеристики:

На рис. 3.19 изображен годограф частотной характеристики звена.

Рис. 3.18. Годограф частотной характеристики форсирующего звена

Рис. 3.19. Годограф частотной характеристики звена запаздывания