Звено направленного действия

Для изображения САУ (регулирования) используют структурные схемы, в которых элементы системы изображают в виде прямоугольников, а связи между элементами – стрелками, показывающими направление передачи сигнала (рис. 1.1а, б).

Рис. 1.1. Примеры изображения объектов с входными и выходными сигналами:

а) один элемент системы; б) несколько элементов системы;

в) односвязный, характеризуется наличием векторов с одной координатой;

г) многосвязный, характеризуется несколькими взаимосвязанными координатами

Любой элемент системы (рис. 1.1в, г) характеризуется входной координатой (сигналом) и выходной координатой y(t), которая зависит от входного сигнала. Входная координата может быть управляющей (регулирующей) – x(t) и возмущающей – f(t). Возмущающее воздействие f(t) вызывает отклонение управляемой (регулируемой) координаты от заданного значения. Управляющее (регулирующее) воздействие x(t) служит для поддержания регулируемой координаты y(t) или задания управляемой координаты в соответствии с некоторым законом управления.

При исследовании систем управления первостепенное значение приобретает характер преобразования сигналов в отдельных элементах, или звеньях. Динамические системы, передаточные функции которых имеют вид простых дробей, называются типовыми или элементарными звеньями. Любой промышленный объект представляется в виде связанных между собой типовых звеньев. Их основу составляет звено направленного действия, основное свойство которого заключается в том, что выходная величина y(t) зависит от входной величины x(t), но обратное воздействие выхода на вход отсутствует. Присоединение к выходу такого звена другого звена не изменяет передаточной функции первого звена.

Различают следующие звенья: усилительное, интегрирующее, идеальное и реальное дифференцирующие, форсирующее, чистого запаздывания, инерционно-форсирущее, апериодические первого и второго порядка, колебательное, которые по ряду общих закономерностей можно разделить на следующие группы:

1. Статические звенья, у которых статическая характеристика отлична от нуля, имеют однозначную связь между входной и выходной переменными в статическом режиме. К ним относят усилительное,апериодическое, колебательное звенья, у которых передаточный коэффициент связан с передаточнойфункцией соотношением . Кроме того, статические звенья являются фильтрами низкой частоты, исключение составляет усилительное звено.

2. Дифференцирующие звенья, у которых статическая характеристика равна нулю, - это идеальноеи реальное дифференцирующие звенья; в их передаточную функцию всегда входит сомножитель s, поэтому Дифференцирующие звенья являются фильтрами высокой частоты, они вносят положительные фазовые сдвиги.

3. Астатические звенья - звенья, не имеющие статической характеристики, к ним относится интегрирующее звено, в передаточную функцию которого обязательно входит сомножитель поэтому W(0) = ∞. Интегрирующие звенья являются фильтрами низкой ча