background image

PODSTAWOWE ELEMENTY LINIOWE UKŁADÓW 

AUTOMATYKI 

Elementy  liniowe  klasyfikuje  si   najcz ciej  ze  wzgl du  na  ich  własno ci 

dynamiczne. Wyró niamy nast puj ce grupy elementów podstawowych: 

1.

 

Elementy bezinercyjne (proporcjonalne); 

2.

 

Elementy inercyjne pierwszego rz du (jednoinercyjne); 

3.

 

Elementy inercyjne wy szych rz dów (wieloinercyjne); 

4.

 

Elementy całkowe; 

5.

 

Elementy ró niczkuj ce; 

6.

 

Elementy oscylacyjne; 

7.

 

Elementy opó niaj ce. 

Własno ci  statyczne  wszystkich  elementów  okre la   mo na  przez  podanie 

równania i wykresu charakterystyki statycznej  

y=f(x), a własno ci dynamiczne przez 

podanie  równania  ró niczkowego  i  odpowiadaj cej  mu  transmitancji  operatorowej 
oraz wykresu odpowiedzi  

y(t)  na wymuszenie skokowe. 

Element bezinercyjny 

Element  bezinercyjny  charakteryzuje  si   tym,  e  w  ka dej  chwili  jego  sygnał 
wyj ciowy 

Y(s) jest proporcjonalny do sygnału wej ciowego X(s)

Ogólna posta  równania elementu bezinercyjnego jest nast puj ca: 

kX

Y

=

 

gdzie: 

Y – wielko  wyj ciowa, X – wielko  wej ciowa,  
k – współczynnik proporcjonalno ci (wzmocnienia). 

)

t

(

x

k

)

t

(

y

=

;     

)

s

(

X

k

)

s

(

Y

=

 

Transmitancja  elementu  bezinercyjnego  jest  równa  współczynnikowi 

proporcjonalno ci: 

 

X(s)

Y(s)

G(s)

background image

Elementy liniowe układów automatyki 

Element bezinercyjny 

k

)

s

(

X

)

s

(

Y

)

s

(

G

=

=

s

)

s

(

G

)

s

(

h

=

;     

s

k

)

s

(

h

=

 

α

=

S

)

s

(

G

)

t

(

h

1

;       

)

t

(

1

k

)

t

(

h

=

 

Odpowied  jednostkowa: 

s

k

)

s

(

h

=

;    

)

t

(

1

k

)

t

(

h

=

;    

)

s

(

G

)

s

(

g

=

;   

k

)

s

(

g

=

)]

s

(

G

[

)

t

(

g

1

α

=

;     

)

t

(

k

)

t

(

g

δ

=

 

Odpowied  impulsowa: 

k

)

s

(

g

=

;   

)

t

(

k

)

t

(

g

δ

=

 

 

 

g(t) 

k

δ(t) 

 

Odpowied  impulsowa elementu proporcjonalnego 

Transmitancja widmowa: 

ω

=

=

ω

j

s

)

s

(

G

)

j

(

G

        

k

)

j

(

G

=

ω

 

)

(

jQ

)

(

P

)

j

(

G

ω

+

ω

=

ω

 

k

)

(

P

=

ω

       

O

)

(

Q

=

ω

  

background image

Elementy liniowe układów automatyki 

Element bezinercyjny 

Charakterystyki członu proporcjonalnego

 

Charakterystyka amplitudowa: 

( )

)

(

Q

)

(

P

)

j

(

G

A

2

2

ω

+

ω

=

ω

=

ω

( )

k

A

=

ω

 

ω 

A(

ω) 

 

Charakterystyka amplitudowa 

Charakterystyka fazowa: 

)

(

P

)

(

Q

ctg

ar

)

(

ω

ω

=

ω

ϕ

;        

0

)

(

=

ω

ϕ

 

ω 

A(

ω) 

 

Charakterystyka amplitudowa 

Charakterystyka fazowa: 

)

(

P

)

(

Q

ctg

ar

)

(

ω

ω

=

ω

ϕ

;          

0

)

(

=

ω

ϕ

 

background image

Elementy liniowe układów automatyki 

Element bezinercyjny 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω 

ϕ(ω) 

ϕ(ω)=0 

X(t) 

Y(t) 

 

Charakterystyka fazowa i oznaczenie elementu proporcjonalnego stosowane 

na schematach blokowych 

Przykłady elementów proporcjonalnych 

D wignia dwustronna 

D wignia dwustronna 

x

y

F

b

a

F

=

k

b

a

)

s

(

F

)

s

(

F

)

s

(

G

x

y

=

=

=

 

 

 

 

F

x

 

F

y

 

background image

Elementy liniowe układów automatyki 

Element bezinercyjny 

D wignia jednostronna 

 

 

F

x

 

F

y

 

 

D wignia jednostronna 

x

y

F

b

b

a

F

+

=

k

b

b

a

)

s

(

F

)

s

(

F

)

s

(

G

x

y

=

+

=

=

 

D wignia jest elementem proporcjonalnym o współczynniku wzmocnienia k. 

Czwórnik rezystancyjny. 

e

t)

y

t)

 

Czwórnik rezystancyjny 

W  pokazanym  na  schemacie  nie  obci alnym  czwórniku  rezystancyjnym 

mi dzy napi ciem wyj ciowym U

2

, a napi ciem wej ciowym U

1

 wyst puje zwi zek: 

)

t

(

U

R

R

R

)

t

(

U

we

2

1

2

wy

+

=

k

R

R

R

)

s

(

U

)

s

(

U

)

s

(

G

2

1

2

we

wy

=

+

=

=

 

background image

Elementy liniowe układów automatyki 

Element bezinercyjny 

 

Dynamometr spr ynowy 

0  

∆ l 

 

Schemat dynamometru spr ynowego:  

F –siła, 

l – zmiana długo ci spr yny, k

spr

 – stała spr yny 

Je eli spr yna jest idealna to mas  mo na pomin  i wtedy zmiana jej długo ci 

jest proporcjonalna do siły. 

l

k

F

spr

=

            

spr

k

)

s

(

l

)

s

(

F

)

s

(

G

=

=

 

Omawiany  dynamometr  jest  członem  proporcjonalnym,  którego  współczynnik 

wzmocnienia jest równy stałej spr yny k

spr

.

 

k

spr

F