Российские станки с ЧПУ. Есть ли перспектива?Математическое описание любой системы автоматического управления основывают на свойствах ее элементов, учитывая при этом выполняемые элементами функции. Однако такое описание сложно и затрудняет обобщение результатов, полученных при исследовании ряда систем.

Значительное упрощение может быть получено, если исследуемую систему разделить на части — звенья, а каждое звено системы, выраженное линейным дифференциальным уравнением, рассматривать не с точки зрения его физических свойств и выполняемых функций, а с точки зрения реакции звеньев на поданное на его вход внешнее возмущение. В этом случае подавляющее большинство элементов может быть сведено к небольшому числу эквивалентных звеньев, описываемых простыми дифференциальными уравнениями. При этом нелинейные элементы, входящие в систему, учитываются особо. Совокупность таких звеньев совместно с линиями связи между ними, характеризующими их взаимодействие, образует структурную схему САУ.

Применение метода эквивалентных звеньев значительно упрощает методику исследования систем, дает возможность обобщенного теоретического рассмотрения и сравнения свойств различных систем.

Основными типами эквивалентных звеньев являются: безынерционное, апериодическое, интегрирующее, колебательное и дифференцирующее. Безынерционное звено. Безынерционным называется звено, способное изменять величину передаваемого сигнала, но не оказывающее влияния на характер его изменения во времени. Примером апериодического звена является электрическая цепь, содержащая катушку индуктивности, подключенную к источнику постоянного тока.

Интегрирующее звено. Интегрирующее звено описывается дифференциальным уравнением. Примерами интегрирующих звеньев являются: операционный усилитель в режиме интегрирования, интегрирующие приводы, например вал исполнительного двигателя, если за функцию входа принять скорость вращения, а за функцию выхода — угол поворота.

Колебательное звено. Изменение величины на выходе колебательного звена при внезапном приложении к его входу постоянного по величине возмущения характеризуется рядом колебаний, что и определяет название этого звена. Уравнение переходного режима колебательного звена, характеризуемого затухающими колебаниями на выходе. Колебания на выходе консервативного звена имеет постоянную амплитуду и не затухают с течением времени. Знание передаточных функций типовых звеньев и методов их составления позволяет получать передаточные функции большинства звеньев, составляющих структурные схемы систем автоматического управления.