
Радиоавтоматика
..pdf
141
|
k |
|
; |
k |
|
|
|
; |
|
k |
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 pT |
|
1 |
|
|
|
1 |
pT |
|
2 2 |
|||||
1 |
pT |
|
p T |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
k |
|
|
; |
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
pT |
2 |
2 |
|
|
pT |
2 |
|
2 |
|
|
|||
p T |
|
1 |
p T |
|
|
|
||||||||
|
|
1 |
2 |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
W ( j |
) |
|
|
|
|
|
АЛАЧХ |
|
|
|
|
k |
|
|
|
L( ), ДБ |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0.707k |
|
|
20 lg k ЛАЧХ |
-20дБ/дек |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
jV |
|
|
|
|
1/T |
|
|
с |
1/T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-k |
0 |
( |
), |
о |
б |
|
|
|
г |
|
0 |
U |
|
( ), |
о |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
90 0 |
|
|
|
90 0 |
|
|||
а |
|
180 |
0 |
|
|
в |
180 0 |
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 11.22. Частотные характеристики неустойчивого апериодического звена первого порядка: а — АФХ; б — АЧХ; в — ФЧХ; г — ЛАЧХ; д — ЛФЧХ.
( t )
h(t)
|
k |
|
T |
0 |
0 |
t |
t |
а |
б |
Рис. 11.23. Переходные характеристики неустойчивого апериодического звена первого порядка: а — ПХ; б — ИПХ.
Все неустойчивые звенья являются неминимально-фазовыми, то есть имеют корни в правой полуплоскости комплексной плоскости.

142
11.10. Математические выражения для типов звеньев
Рассмотрев характеристики типовых звеньев, систематизируем их математические выражения (табл.11.1–11.4) поскольку к ним постоянно приходится обращаться при моделировании различных САР.
Таблица 11.1
Дифференциальные уравнения и передаточные функции типовых звеньев
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Передаточная |
|
|
||||||
Тип звена |
Дифференциальное уравнение |
|
функция |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пропорциональное |
|
|
|
|
|
|
y(t) |
k x(t) |
|
|
|
k |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Апериодическое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
звено первого |
|
|
|
T dy(t) |
y(t) |
k x(t) |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|||||
порядка |
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
1 |
pT |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Апериодическое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
звено второго |
T |
2 |
d |
2 |
y(t) |
T |
dy(t) |
y(t) k x(t) |
|
|
|
k |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|||||||||
|
|
|
dt2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
порядка |
|
|
|
|
1 |
dt |
|
1 2 T p T |
|
p |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
y(t) |
k x(t) dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Интегрирующее |
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
y(t) |
k dx(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Дифференцирующее |
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
k p |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
y(t) k dx(t) |
k x(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Форсирующее |
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
k (1 |
|
pT ) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Запаздывающее |
|
|
|
|
|
y(t) |
k x(t |
T ) |
|
|
e |
pT |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

143
Таблица 11.2
Частотные функции типовых звеньев
Тип звена |
АФХ, W ( j ) |
|
ФЧХ, ( ) |
|
АЧХ, |
W ( j ) |
|||
|
|
|
|
|
Пропорциональное |
k |
k |
0 |
Апериодическое |
|
|
k |
|
|
k |
|
|
|
arctg ( T ) |
|
1 |
j T |
|
|
|
|
|
|
|
|
первого порядка |
1 ( |
T ) |
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Апериодическое |
k |
|
|
|
k |
|
arctg |
2 |
T |
|
|
1 ( T)2 j 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
[1 ( T)2]2 (2 T)2 |
|
|
|
||||
второго порядка |
|
|
1 ( |
T )2 |
||||||
|
|
|
Интегрирующее |
j k |
k |
2 |
Дифференцирующее |
j k |
k |
2 |
Форсирующее |
k (1 j T ) |
|
|
|
|
arctg ( T ) |
k 1 |
( T ) |
2 |
||||
|
|
|
|
Запаздывающее |
k e |
j T |
k |
T |
|
|
|
|

144
Таблица 11.3
Логарифмические частотные функции типовых звеньев
Тип звена |
ЛАЧХ, L ( ) , дБ |
ЛАФХ, ( ) |
Пропорциональное |
20lg k |
0 |
Апериодическое |
|
|
|
|
arctg ( T ) |
20 lg k |
20 lg 1 ( T ) |
2 |
|||
|
|
|
|||
первого порядка |
|
|
|
|
|
Апериодическое |
20 lg k 20 lg |
2 2 |
T ) |
2 |
|
|
2 |
T |
|
[1 ( T ) ] (2 |
|
arctg |
|
||||
второго порядка |
|
|
|
|
|
|
T )2 |
|
|
|
|
1 |
( |
Интегрирующее |
20 lg k 20 lg |
2 |
Дифференцирующее |
20 lg k 20 lg |
2 |
Форсирующее |
|
|
|
|
arctg ( T ) |
20 lg k |
20 lg 1 ( T ) |
2 |
|||
|
|
|
Запаздывающее |
20lg k |
T |

145
Таблица 11.4
Временные функции типовых звеньев
Тип звена |
ПХ, h (t) |
ИПХ, (t) |
Пропорциональное |
k 1(t) |
0 |
Апериодическое |
|
t |
|
k |
|
t |
|
|
|
|
|||
|
k (1 e T ) |
|
|
|||
|
e T |
|||||
|
|
|||||
первого порядка |
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
t (cos |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
k[1 |
|
|
e |
T |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Апериодическое |
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
t |
|
1 |
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
второго порядка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
e |
T |
sin |
|
|
|
|
t |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
|
t)] |
T 1 |
2 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Интегрирующее |
|
|
|
|
|
|
|
|
k t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
Дифференцирующее |
k |
(1) |
k d (t ) |
|
|
||
|
|
|
d t |
Форсирующее |
h (t ) k [T |
(t ) |
1(t ) ] |
k T d |
(t ) |
(t ) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
d t |
|
|
|
|
|
|
|
|
Запаздывающее |
k 1(t |
T ) |
|
k |
(t |
T ) |

146
Таблица 11.5
Частотные характеристики типовых звеньев
Тип звена |
АФХ |
АЧХ |
ФЧХ |
Пропор- |
jV |
|
W ( j ) |
|
( ), 0 |
|||
|
|
|||||||
циональ- |
|
|
|
|||||
k |
|
|
|
|
|
|
||
ное |
k |
0 |
||||||
U |
||||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Апериоди- |
|
|
|
|
|
ческое |
jV |
|
W ( j ) |
( ), 0 |
|
k |
0 |
k |
|
||
первого |
0 |
||||
( ) |
|
0.707 |
|||
U |
450 |
||||
порядка |
|
||||
W ( j ) |
|
1/T |
900 |
||
|
|
Апериоди- |
|
|
jV |
|
|
|
|
W ( j ) |
|
( |
),0 |
|
|
|
|
|
0 |
1 2 3 |
|
||||
ческое |
|
|
|
|
( |
) |
U |
k |
0 |
|
|
|
|
k |
|
W ( j |
) |
|
|
|
|||
второго |
|
|
|
|
|
|
|
900 |
1 2 3 |
||
2 |
1 |
1 |
2 |
3 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
порядка |
|
|
|
|
1 |
|
|
1/T |
180 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

147
Интегри- |
jV |
|
W ( j |
) |
|
рующее |
|
( ) , 0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
U |
90 0 |
|
0 |
Дифферен- |
jV |
|
W ( j ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
цирующее |
|
|
|
( ) , 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
900 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
||
|
|
U |
|
|
|
jV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Форси- |
|
W ( j |
|
) |
|
|
|
W ( j ) |
|
|
( ),о |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
рующее |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
1.41k |
|
|
90 0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
450 |
||
|
( |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
C |
1/ T |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
k U |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Запазды- |
jV |
|
|
|
W ( j ) |
|
( ), о |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
вающее |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
-1 |
0 |
+1 |
U |
45 0 |
|
|||
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||
|
90 |
0 |
|
|||||
|
|
|
|
|

148
Таблица 11.6
Логарифмические частотные характеристики типовых звеньев
Тип звена |
ЛАФХ |
ЛФЧХ |
Пропор- |
L( ), ДБ |
|
|
циональ- |
|
||
20 lg k |
( ), 0 |
||
|
|||
ное |
|
|
0
Апериоди- |
|
|
|
|
|
( ), 0 |
|
|
L( ), ДБ |
|
АЛАЧХ |
|
|
|
|
ческое |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
первого |
20 lg k |
ЛАЧХ |
-20дБ/дек |
|
|
|
АЛФЧ |
|
45 |
0 |
|
|
|||
порядка |
|
|
ЛФЧХ |
-45 /дек |
|||
|
C 1/T |
|
|
||||
|
900 |
|
|||||
|
|
|
|
Апериоди- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ческое |
|
1 |
2 |
3 |
|
( ), |
0 |
|
|
L( ),ДБ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
второго |
|
|
АЛАЧХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
порядка |
20 lg k |
|
|
|
900 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
C |
1/ T |
-40дБ/дек |
180 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|

149
Интегри- |
L( ), ДБ |
|
|
|
|
рующее |
|
-20дБ/дек |
( ) , 0 |
|
|
|
|
|
|
||
|
20 lg k |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
90 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
k 10 |
|
|
|
|
|
|
|
Дифферен- |
L( ), ДБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
цирующее |
+20дБ/дек |
|
|
( ) , 0 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
20 lg k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
0 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
1 |
10 |
|
|
|
1 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Форси- |
|
|
+20дБ/дек |
( ), |
о |
|
|
L( ), ДБ |
|
|
|||
рующее |
|
|
90 |
0 |
|
|
|
|
АЛАЧХ |
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
+45 /дек |
|
|
20 lg k |
|
|
450 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
1/T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Запазды- |
L( ), ДБ |
( ), о |
|
||
вающее |
|
0 |
|
|
|
|
0 |
45 0 |
|
|
90 0 |

150
Таблица 11.7
Переходные характеристики типовых звеньев
Тип звена |
ПХ |
ИПХ |
|
|
|
Пропор- |
|
(t ) |
x(t) |
|
|
циональ- |
|
k (t ) |
k |
|
|
ное |
|
|
0 |
t |
0 t |
Апериоди- |
h(t) |
Т |
(t) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ческое |
k |
|
k |
|
|
|
|
|
|
первого |
|
|
T |
|
порядка |
|
|
|
|
|
0 |
t |
0 |
t |
|
|
Т |
Апериоди- |
|
|
|
(t) |
|
|
|
h(t) |
|
|
1 |
2 |
3 |
ческое |
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
второго |
|
|
|
|
|
|
порядка |
|
|
|
0 |
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|