Лекция 5. Типовые динамические звенья и структурные схемы САУ

При определенной идеализации объекта, его поведение можно описать с помощью заранее известной простого ОП. Этот ОП не зависит от физико-химической сущности процесса, протекающего в объекте. Звенья с такими ОП относятся к типовыми. Различают следующие виды типовых динамических звеньев (ТДЗ): усилительное, апериодическое первого порядка, колебательное, интегрирующее, дифференцирующее, запаздывания.

Каждое ТДЗ характеризуется уравнением динамики, передаточными и частотными функциями, временными характеристиками.

В автоматике типовые звенья составляют математический аппарат (инструмент), используемый для получения математической модели САУ.

Усилительное звено

Оператор преобразования усилительного звена (УЗ) равен коэффициенту передачи k.

Уравнение динамики имеет вид

. (5.1)

После преобразования по Лапласу получим

Y(s) = kU(s).

Тогда передаточная функция усилительного звена равна постоянной величине

.

Это звено называется безинерционным.

Рис. 5.1. Качественные характеристики УЗ

Примером такого звена является механический редуктор (k –соответствует передаточному отношению), широкополосный усилитель (k- соответствует коэффициенту усиления), делитель напряжения и т.п. Многие датчики сигналов, такие как потенциометрические датчики, индукционные датчики, вращающиеся трансформаторы могут рассматриваться как безинерционные звенья.

Амплитудно-фазо-частотная характеристика W(jw) =k вырождается в точку, расположенную на вещественной оси на расстоянии от начала координат (Рис.5.1, а).

Амплитудно-частотная характеристика (Рис. 5.1, б), постоянна на всех частотах.

Фазо-частотная характеристика (Рис. 5.1, в).

Переходная характеристика (Рис. 5.1, г) УЗ представляет собой ступенчатую функцию, т.е. при , .

Безинерционное звено является некоторой идеализацией реальных звеньев. В действительности ни одно звено не в состоянии равномерно пропускать все частоты от 0 до .