5. ЗОНЫ ЛИНЕЙНОСТИ И НЕОДНОЗНАЧНОСТИ
В зонах линейности выходная координата изменяется пропорционально разности текущего значения входной координаты и значения ее, соответствующего порогу нечувствительности. Угол наклона этой части характеристики определяет передаточный коэффициент системы автоматического регулирования или ее элемента при отсутствии зоны нечувствительности. По мере увеличения угла наклона характеристика приближается к релейному виду.
Если характеристика устройства однозначна, то наличие зоны нечувствительности снижает эквивалентный передаточный коэффициент системы. На рис. VI. 18 пунктиром изображена статическая характеристика 2 пневмоусилителя при отсутствии зоны нечувствительности, а штрих-пунктирными линиями изображен ряд линейных аппроксимаций характеристики 3,4 и 5. Далее видно, что эквивалентный передаточный коэффициент для различных линейных аппроксимаций характеристики все же ниже, чем для устройства без зоны нечувствительности (характеристика 2).
Если характеристика устройства неоднозначна и имеет вид петли (например, рис. VI.24), то эквивалентный передаточный коэффициент может иметь меньшее и большее значение (характеристики 2 и 3) по сравнению с передаточным коэффициентом устройства без люфта (характеристика 
Наличие линейных участков в характеристике вызывается желанием иметь пропорциональное изменение выходной координаты для повышения устойчивости системы. Поэтому ширина зоны линейности зависит в первую очередь от условий устойчивости и качества регулирования, а кроме того, определяется и конструктивным выполнением того или иного элемента систем автоматического
регулирования. В некоторых случаях в системах автоматического регулирования используются готовые элементы, у которых ширина зоны линейности выбрана по конструктивным соображениям (например, усилители, выполненные на электронных лампах).
Во многих случаях нелинейные характеристики устройств автоматики не имеют зоны линейности, а имеют зоны неоднозначности, представляющие в аппроксимированном виде линейные участки, раздвинутые на ширину петли. При этом зоны неоднозначности могут частично или полностью перекрывать зону нечувствительности (рис. VI.20 и VI.24). Этому одновременно сопутствует расширение зон насыщения характеристики.
Для характеристик с зонами неоднозначности обычным является то, что в динамике выходная координата того или иного устройства изменяется по одной ветви при положительном знаке скорости и по другой ветви — при отрицательном знаке скорости ее изменения.
Однако могут существовать и частные (менее характерные) виды движения, которым не будут соответствовать изменения выходной координаты по той или иной ветви в зависимости от значения входной координаты и знака ее скорости. Это обстоятельство указывает на то, что такая характеристика не может быть представлена однозначно не только как функция входной координаты, но и в виде функции входной координаты и скорости ее изменения.
Так же как и в случае зоны линейности, сужение линейных участков зоны неоднозначности приводит к увеличению угла наклона линейных участков. В пределе такая характеристика переходит в характеристику релейного типа с петлей, которая будет образовываться вертикальными участками характеристики.
У некоторых устройств автоматики петлевые характеристики не остаются постоянными при любом значении входной координаты, а с возрастанием входной координаты увеличивается ширина петли.
Появление зон неоднозначности в характеристиках может вызываться различными причинами и в основном тогда, когда имеется последствие. Примером такого последствия могут служить гистере-зисные характеристики магнитопроводов различных электрических элементов. Поэтому характеристики, имеющие зоны неоднозначности (петли), часто называются характеристиками гистерезисного типа.
Приведенные примеры устройств автоматики (рис. VI.8, VI. 17, VI. 19) и их нелинейные характеристики (рис. VI.9 и VI.19) иллюстрируют то общее положение, что образование зон неоднозначности в характеристиках механических устройств обусловлено обычно наличием трения в их элементах, зазоров в связях и т. п.
Петлевые характеристики также часто бывают у электрических управляющих элементов релейного типа.
В заключение заметим, что существование зон неоднозначности в характеристике системы может вызывать неустойчивые процессы
или автоколебания. В настоящее время применяются специальные средства, позволяющие если не полностью, то в значительной мере локализовать вредное действие таких петлевых характеристик. К таким средствам относится, например, введение в схему автоматического регулирования вибрационных устройств.
