Ид e ально e инт e г p и p ующ ee зв e но. Дифференциальное уравнение и передаточная функция имеют вид , , .
Характеристики звена определяются следующими выражениями: ,
,
,
,
,
, графики которых, за исключением последней, представлены на рис. 2.7.
рис. 2.7
7. Элементарные звенья: идеальное дифференцирующее звено.
Ид e ально e дифференцирующее e зв e но. Звено имеет следующие дифференциальное уравнение и передаточную функцию: ,
и соответственно характеристики:
,
,
,
, графики которых представлены на рис. 2.8. Временные характеристики определяются выражениями
,
.
Рис. 2.8
8. Элементарные звенья: апериодическое звено первого порядка.
A п ep иодич e ско e (ин ep ционно e ) зв e но п ep вого по p ядка. Дифференциальное уравнение звена имеет вид .
Передаточная функция и частотные характеристики имеют вид
,
,
,
,
.
Весовая и переходная функции звена определяются выражениями
,
,
графики которых представлены на рис. 2.9.
Рис. 2.9
На рис. 2.10 изображены частотные характеристики звена W(jω), A(ω), . При этом годограф вектора
представляет собой полуокружность.
рис. 2.10
ЛАЧХ может быть построена по приведенному выше выражению по точкам. Однако возможен более простой способ построения приближенной или асимптотической ЛАЧХ в виде отрезков прямых линий с наклонами: 0 до частоты
и –20 дБ на декаду после частоты
. Соответствующий график приближенной (асимптотической) ЛАЧХ приведен на рис. 2.11, там же представлена и ЛФЧХ.
Рис. 2.11
Штриховой линией показан точный график . Максимальная ошибка
между точным графиком
и асимптотическим будет при
и составит
что вполне допустимо.
9. Элементарные звенья: колебательное звено.
Кол e бат e льно e зв e но. Дифференциальное уравнение колебательного эвена имеет вид
.
Будем полагать, что , тогда корни характеристического уравнения
будут комплексными. Чаще передаточную функцию звена записывают в виде
, где
,
,
.
Частотные и временные характеристики звена имеют следующий вид:
;
;
,
,
,
где ,
,
.
Анализ АЧХ показывает, что для любого
, если
. При
на графике
появляется «горб», который уходит в бесконечность при
. Величину
называют параметром затухания. Чем меньше
, тем медленнее затухает колебательная составляющая в выражениях w(t) и h(t).
Асимптотическая ЛАЧХ в виде ломаной может быть получена только при и имеет следующий вид:
.
Переход от прямой с наклоном 0 дБ/дек на прямую с наклоном –40 дБ/дек происходит на частоте излома . Считается, что такую аппроксимацию можно использовать при
. При
в окрестностях точки
на ЛАЧХ также появляется «гopб». В этом случае при построении
в диапазоне
, близких к
, следует использовать точное выражение для
или воспользоваться специальными номограммами.
Графики частотных характеристик колебательного звена приведены на рис. 2.12, а временных характеристик – на рис. 2.13.
рис. 2.12
рис. 2.13