1. Вантаж на пружній підвісці, б) маятник, в) lc ланцюжок, г) коливальний контур д) електричний двигун.

Аперіодична ланка ІІ порядку Це та ж коливальна ланки, яка розглянуто раніше, але при умові, що затухання в ній велике і коливання не виникають. Коливальна ланка, яка відповідає рівнянню (5.5), стає аперіодичною ланкою II порядку, якщо постійна затухання більша 1. Тобто при умові D > 1 коливальна ланка перетворюється в аперіодичну ланку другого порядку. І навпаки при D < 1 аперіодична ланка ІІ порядку стає коливальною. Досить часто не підкреслюють, чи ланка є коливальною, чи аперіодичною ланкою другого порядку, а говорять тільки про коливальні ланки, оскільки вони описуються одним і тим же рівнянням і можуть бути однаковими за конструкцією, відрізняючись тільки своїми характеристиками. Важливо відмітити, що характеристичне рівняння коливальної ланки має два комплексно спряжені корені, а аперіодичної ланка другого порядку – два дійсні корені. Аперіодична ланка другого порядку може бути представлена як послідовне з’єднання двох аперіодичних ланок першого порядку, що не можна зробити для чисто коливальної ланки.

Приклади аперіодичних ланок другого порядку наведено на рис. 5.7.

Рис. 5.7 – Приклади аперіодичних ланок другого порядку

а – подвійний RC ланцюжок; b – подвійний LR ланцюжок; c – електричний двигун; d – два резервуари стиснутого повітря.

Диференційна ланка. Ланка, вихідна величина якої дорівнює швидкості зміни вхідної величини. Вона описується диференційним рівняння:

. (5.7)

Передатна функція диференційної ланки:

(5.8)

Реалізувати ідеальну диференційну ланку практично неможливо, оскільки будь-яка реальна система має кінцевий проміжок дії. Тому використовують реальні диференційні ланки.

Реальна диференційна ланка описується рівнянням

. (5.9)

Передатна функція ланки

. (5.10)

Тут К – коефіцієнт підсилення,

T – постійна часу.

Прикладами диференційних ланок є диференціал автомобіля, заслінка в потоці рідини чи газу, кут відхилення якої пропорційний швидкості руху, СR та RL ланцюжки, трансформатор напруги. Приклади диференційних ланок наведені на рис.5.8.

Рис.5.8 – Реальні диференційні ланки

а) CR ланцюжок, б) RL ланцюжок, в) трансформатор, г) заслінка в потоці рідини чи газу, д) диференційний підсилювач

Інтегруюча ланка. Рівняння динаміки інтегруючої ланки

. (5.11)

Передатна функція

. (5.12)

Тут К – коефіцієнт підсилення,

З формули (5.11) видно, що вихідний сигнал пропорційний інтегралу від вхідного сигналу. Справді, з (5.11), якщо виконати почленне інтегрування, отримаємо

. (5.13)

Прикладами інтегруючих ланок є бак, в який наливається вода, конденсатор, що заряджається через резистор, черв’ячна механічна передача та ін. Приклади інтегруючих ланок наведено на рис. 5.9.

Рис. 5.9 – Приклади інтегруючих ланок

a) – конденсатор, який заряджається струмом; b) – резервуар з рідиною; c) – черв’ячна передача

Отже ми познайомились з основними типами динамічних ланок САК. Їх не так вже й багато. П’ять основних типів ланок, які ми щойно розглянули, визначають майже 90% обладнання систем керування. Фізичні принципи, на яких реалізовані динамічні ланки, є самими різноманітними. Це і чисто електричні пристрої, і механічні, і пневматичні. У системах керування можна використовувати ланки, реалізовані на будь-яких фізичних принципах і це не залежить від призначення системи. Звичайно, найбільш часто використовують динамічні ланки, в яких основні перетворення здійснюються завдяки електричним процесам. Це пояснюється тим, що електричні явища мають найрізноманітніші прояви і реалізувати будь-які динамічні ланки засобами електротехніки найпростіше. Але з таким самим успіхом, використовуються і чисто механічні елементи систем керування, гідравлічні й пневматичні. Керування - це інформаційний процес і важливим в ньому є тільки дотримання потрібного закону перетворення величин (сигналів). Які фізичні процеси лежать в основі процесів перетворення, чим забезпечується той чи інший закон перетворення сигналу – не відіграє суттєвої ролі. Одні і ті ж функції керування може виконувати як механічна система, так і електрична чи пневматична, або навіть комбінована, тобто система, яка має механічні, електричні гідравлічні та інші складові. Наприклад, візьміть автомобіль чи тролейбус. Він має цілий ряд систем керування, але це і механічні системами, і електричні, гідравлічні і пневматичні, в яких здійснюється керування за одними і тими ж принципами, але різними пристроями..

Контрольні запитання для перевірки засвоєння навчального матеріалу

1. Яка елементарна ланка відповідає генератору у схемі керування обертами двигуна? Яка двигуну?, Тахогенератору?

2. Які параметри визначають аперіодичну ланку, коливальну ланку?

3. Наведіть приклади пристроїв, які можна подати як інтегруючу ланку.

4. Наведіть приклади пристроїв, які можна використати як диференційну ланку.

5. Наведіть приклади аперіодичної ланки.

6. Наведіть приклади пристроїв, які можна подати як коливальну ланку.

7. Наведіть приклади підсилюючої ланки.

8. Чому дорівнює вихідний сигнал інтегруючої ланки? Диференційної ланки?

9. Запишіть передатні функції вивчених типів динамічних ланок.

10. Якою динамічною ланкою можна представити електричний двигун у системі керування?

11. Яка механічна система відповідає коливальній ланці?

12. Поясніть, в яких випадках одну і ту ж сукупність елементів можна розглядати як ланки різного типу?

13. Чому механічні, електричні, гідравлічні та інші пристрої в ТАК подають як однотипні ланки?