Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Типовые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристики

Динамическим звеном называется элемент системы, обладающий определенными динамическими свойствами.

Любую систему можно представить в виде ограниченного набора типовых элементарных звеньев, которые могут быть любой природы, конструкции и назначения. Передаточную функцию любой системы можно представить в виде дробно-рациональной функции:


Типовые динамические звенья и их характеристики (1)


Таким образом, передаточную функцию любой системы можно представить как произведение простых множителей и простых дробей. Звенья, передаточные функции которых имеют вид простых множителей или простых дробей, называют типовыми или элементарными звеньями. Типовые звенья различаются по виду их передаточной функции, определяющей их статические и динамические свойства.

Как видно из разложения, можно выделить следующие звенья:

Усилительное (безынерционное).

Дифференцирующее.

Форсирующее звено 1-го порядка.

Форсирующее звено 2-го порядка.

Интегрирующее.

Апериодическое (инерционное).

Колебательное.

Запаздывающее.

При исследовании систем автоматического управления она представляется в виде совокупности элементов не по их функциональному назначению или физической природе, а по их динамическим свойствам. Для построения систем управления необходимо знание характеристик типовых звеньев. Основными характеристиками звеньев являются дифференциальное уравнение и передаточная функция.

Рассмотрим основные звенья и их характеристики.

Усилительное звено (безынерционное, пропорциональное). Усилительным называют звено, которое описывается уравнением:


Типовые динамические звенья и их характеристики (2)


или передаточной функцией:


Типовые динамические звенья и их характеристики (3)


При этом переходная функция усилительного звена (рис. 1а) и его фун-кция веса (рис. 1б) соответственно имеют вид:


Типовые динамические звенья и их характеристики Типовые динамические звенья и их характеристики


а) б)

Рис. 1


Частотные характеристики звена (рис. 2) можно получить по его передаточной функции, при этом АФХ, АЧХ и ФЧХ определяются следующими соотношениями:

Типовые динамические звенья и их характеристики.


Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Рис. 2


Логарифмическая частотная характеристика усилительного звена (рис. 3) определяются соотношением Типовые динамические звенья и их характеристики.


Рис. 3


Примеры звена:

Усилители, например, постоянного тока (рис. 4а).

Потенциометр (рис. 4б).

Типовые динамические звенья и их характеристики


а) б)

Рис. 4

3. Редуктор (рис. 5).


Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики


Рис. 5


Апериодическое (инерционное) звено. Апериодическим называют звено, которое описывается уравнением:


Типовые динамические звенья и их характеристики (4)


или передаточной функцией:


Типовые динамические звенья и их характеристики (5)


где Т – постоянная времени звена, которая характеризует его инерционность, k – коэффициент передачи.

При этом переходная функция апериодического звена (рис. 6а) и его функция веса (рис. 6б) соответственно имеют вид:


Типовые динамические звенья и их характеристики Типовые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристики

Рис. 6


Частотные характеристики апериодического звена (рис. 7а-в) опреде-ляются соотношениями:


Типовые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

а) б) в)

Рис. 7


Логарифмические частотные характеристики звена (рис. 8) определяются по формуле

Типовые динамические звенья и их характеристики

ПриТиповые динамические звенья и их характеристики


Рис. 8


Это асимптотические логарифмические характеристики, истинная характеристика совпадает с ней в области больших и малых частот, а максимальная погрешность будет в точке, соответствующей сопряженной частоте, и равна около 3 дБ. На практике обычно используют асимптотические характеристики. Их основное преимущество в том, что при изменении параметров системы (k и T) характеристики перемещаются параллельно самим себе.

Примеры звена:

1. Апериодическое звено может быть реализовано на операционных усилителях (рис. 9).

Типовые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиЖ Ж

Рис. 9

2. Звенья на RLC-цепях (рис. 10).

Типовые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиЖ Ж Ж Ж

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристики

Ж Ж Ж Ж

Рис. 10


4. Механические демпферы (рис. 11).


Типовые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Рис. 11


Интегрирующее звено. Интегрирующим звеном называют звено, которое описывается уравнением:


Типовые динамические звенья и их характеристики (6)


или передаточной функцией:

Типовые динамические звенья и их характеристики (7)


При этом переходная функция интегрирующего звена (рис. 12а) и его функция веса (рис. 12б) соответственно имеют вид:


Типовые динамические звенья и их характеристики Типовые динамические звенья и их характеристики


Рис. 12


Частотные характеристики интегрирующего звена (рис. 13) определяются соотношениями:


Типовые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

Рис. 13

Логарифмические частотные характеристики интегрирующего звена (рис. 14) определяются по формуле:


Типовые динамические звенья и их характеристики


Рис. 14


Пример звена. Интегрирующее звено может быть реализовано на операционных усилителях (рис. 15).


Типовые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристики


Ж Ж

Рис. 15


Дифференцирующее звено. Дифференцирующим называют звено, которое описывается уравнением:


Типовые динамические звенья и их характеристики (8)

или передаточной функцией:


Типовые динамические звенья и их характеристики (9)


При этом переходная функция звена (рис. 16а) и его функция веса (рис. 16б) соответственно имеют вид:


Типовые динамические звенья и их характеристики Типовые динамические звенья и их характеристики


Рис. 16


Частотные характеристики звена (рис. 17а-в) определяются соотношениями:


Типовые динамические звенья и их характеристики


Типовые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристикиТиповые динамические звенья и их характеристики

а) б) б)

Рис. 17

Идеальное дифференцирующее звено является физически не реализуемым. В реальных звеньях такой вид характеристики могут иметь только в ограниченном диапазоне частот.

Логарифмические частотные характеристики звена (рис. 18) определяются по формуле:


Типовые динамические звенья и их характеристики


Рис. 18


Примеры звена:

1. Дифференцирующее звено может быть реализовано на операционных усилителях (рис. 19).


Типовые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристики

Типовые динамические звенья и их характеристики


Ж Ж

Рис. 19


2. Тахогенератор (рис. 20).


Типовые динамические звенья и их характеристики

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: