Существует так называемое неустойчивое апериодическое звено

Колебательное звено

Динамика процессов в колебательном звене описывается уравнением:

,

где k коэффициент усиления звена; Т постоянная времени колебательного звена;  коэффициент демпфирования звена (или коэффициент затухания).

В зависимости от величины коэффициента демпфирования различают четыре типа звеньев:

а) колебательное 0<<1;

б) апериодическое звено II порядка>1;

в) консервативное звено =0;

г) неустойчивое колебательное звено <0.

1. Переходная характеристика колебательного звена:

А

мплитуды первых двух колебаний определяют величину, или её можно найти, определив постоянную времени экспоненты, с которой происходит затухание

Чем ближе коэффициент затухания к единице, тем меньше амплитуда колебаний, чем меньше Т, тем быстрее устанавливаются переходные процессы.

При  >1 колебательное звено называется апериодическим звеном второго порядка (последовательное соединение двух апериодических звеньев с постоянными времени Т₁ и Т₂).

_c

, или можно записать так .

Здесь ₀ – величина, обратная постоянной времени ();.

Такое звено в литературе называют консервативным звеном.

Все переходные характеристики будут колебаться вдоль величины k.

2. Импульсная переходная характеристика:

3

.Передаточная функция:

4

к

.АФЧХ:

График АФЧХ будет выглядеть следующим образом:

Это характеристика для колебательного звена и для апериодического звена второго порядка.

Для апериодического звена - .

-

- АФЧХ для консервативного звена.

5.АЧХ:

.

А

ЧХ при частотеимеет максимум (резонансный пик), равный

.

Отсюда видно, что, чем меньше коэффициент , тем больше резонансный пик.

Т

.о., по графику АЧХ видно, что колебательное звено, как и все инерционные звенья, хорошо пропускает сигналы низкой частоты и плохо – сигналы высокой частоты; если частота гармонического входного сигнала близка к частоте собственных колебаний звена, то отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного больше передаточного коэффициентаk.

6.ФЧХ:

Для случая б) график будет аналогичным, только перегиб будет чуть меньше (штриховая линия на графике).

7.ЛАЧХ:

, где

Асимптотическая ЛАЧХ колебательного звена:

Определяем наклон на втором участке:

Шаблон к графику а) дается от 0 до 1 шагом в 0,1.

К

онсервативное звено:

Структурная схема колебательного звена будет выглядеть следующим образом:

Примером колебательного звена является любая RLС- цепь.

Общие свойства статических звеньев

1. В установившемся режиме выходная переменная y однозначно связана с входной переменной x уравнением статики

2. Передаточный коэффициент звена связан с передаточной функцией соотношением

3. Звенья являются звеньями низкой частоты (кроме безынерционного), т.е. хорошо пропускают низкочастотные сигналы и плохо – высокочастотные, в режиме гармонических колебаний создают отрицательные фазовые сдвиги.

Интегрирующие звенья

Общей особенностью интегрирующих звеньев является пропорциональность производной выходной величины мгновенному значению входной величины.

Идеальное интегрирующее звено

Динамика интегрирующего звена описывается дифференциальным уравнением

Этому уравнению равносильно интегральное соотношение

,

что объясняет название.

1. Переходная характеристика:

2. Импульсная переходная характеристика (или функция веса) имеет вид:

3. Передаточная функция идеального интегрирующего звена:

4. АФЧХ звена:

на комплексной плоскости изображается в виде прямой, совпадающей с мнимой осью.

5. АЧХ:

представляет собой гиперболу, которая при стремится к бесконечности. При увеличении частоты значенияА() стремятся к нулю. Это свойство сближает интегрирующие звенья с инерционными.

6. ФЧХ идеального интегрирующего звена:

показывает, что сдвиг фаз, создаваемый звеном, на всех частотах одинаков и равен

-90⁰.

7. ЛАЧХ:

представляет собой прямую с наклоном –20дБ/декаду, проходящую через точку с координатами =1, L()=20lgk.

Идеальных интегрирующих звеньев в реальных объектах практически не существует.