Исследование частотных характеристик типовых динамических звеньев (стр. 2 из 4)
Рисунок 18 – Переходные функции апериодических звеньев 2-го порядка
d. Реализация апериодического звена 2-го порядка
Попробуем реализовать апериодическое звено 2-го порядка с постоянными времени
и 
на двух последовательно соединенных 
-цепочках, отдельно каждая из которых представляет собой апериодическое звено 1-го порядка (рисунок 19). ЛАЧХ и ЛФЧХ данного звена и необходимого апериодического звена 2-го порядка представлены на рисунке 20, а, а их переходные функции – на рисунке 20, б. 
Рисунок 19 – Электрическая принципиальная схема двух последовательно соединенных апериодических звеньев 1-го порядка с постоянными времени
и 
а)б)
а) ЛАЧХ и ЛФЧХ; б) переходная функция
Рисунок 20 – Характеристики последовательно соединенных
-цепочекРеализуем апериодическое звено 2-го порядка с постоянными времени
и на двух последовательно соединенных -цепочках, разделенных промежуточным (разделяющим, развязывающим) усилителем (повторителем) (рисунок 21). ЛАЧХ и ЛФЧХ данного звена и необходимого апериодического звена 2-го порядка представлены на рисунке 22, а, а их переходные функции – на рисунке 22, б. 
Рисунок 21 – Электрическая принципиальная схема двух
-цепочек с постоянными времени и , разделенных операционным усилителем 
а) б)
а) ЛАЧХ и ЛФЧХ;
б) переходная функция
Рисунок 22 – Характеристики последовательно соединенных
-цепочек с разделительным усилителемПри анализе частотных характеристик апериодических звеньев 2-го порядка можно сделать следующие выводы:
· увеличение (уменьшение) постоянной времени звена приводит к сдвигу ЛАЧХ и ЛФЧХ влево (вправо).
· увеличение (уменьшение) постоянной времени звена приводит к увеличению (уменьшению) времени переходного процесса.
· на полосу пропускания большее влияние оказывает большая постоянная времени
· при увеличении постоянной времени звена время переходного процесса увеличивается, а полоса пропускания уменьшается, следовательно, при увеличении времени переходного процесса полоса пропускания уменьшается и наоборот.
e. Аппроксимация апериодического звена 2-го порядка звеном 1-го порядка
Ввиду того, что апериодическое звено 2-го порядка можно аппроксимировать звеном 1-го порядка, если одна постоянная времени намного превышает вторую (
в 10 раз), сравним характеристики звена с постоянными времени 
и 
со звеном 1-го порядка, изображенным на рисунке 23.Аппроксимация апериодического звена 2-го порядка звеном 1-го порядка
а) б)
а) ЛАЧХ и ЛФЧХ;б) переходные функции
Рисунок 24 – Характеристики апериодического звена 2-го порядка и инерционного звена
При анализе характеристик апериодических звеньев (рисунок 24) можно сделать следующие выводы:
· апериодическое звено 2-го порядка можно аппроксимировать апериодическим звеном 1-го порядка, если первая постоянная времени намного меньше второй, т.к. в таком случае влияние первой экспоненты на форму выходного сигнала несущественно.
Исследование колебательного звена
При исследовании колебательного звена необходимо пронаблюдать за характером его частотных характеристикпри изменении постоянной времени и декремента затухания в пределах, указанных в индивидуальном задании. Т.е. необходимо исследовать частотные характеристики при постоянных времени
и декременте затухания 
.f. Исследование частотных характеристик колебательного звена при изменении постоянной времени ( 
) и неизменном декременте затухания ( 
)
Для исследования колебательного звена при изменении постоянной времени (
) и неизменном декременте затухания в прикладном пакете Proteus\ISIS составляем структурную схему, представленную на рисунке 25. Логарифмические частотные характеристики колебательного звена представлены на рисунке 26, графики переходной функции – на рисунке 27. 
Рисунок 25 – Структурная схема для исследования колебательныхзвеньев при изменении постоянной времени (
) и неизменном декременте затухания ( 
)
Рисунок 26 – Логарифмические частотные характеристики колебательных звеньев при изменении постоянной времени (
) и неизменном декременте затухания ( ) 
Рисунок 27 – Переходные функции колебательныхзвеньев при изменении постоянной времени (
) и неизменном декременте затухания ( )g. Исследование частотных характеристик колебательного звена при изменении постоянной времени ( ) и неизменном коэффициенте демпфирования ( 
)
Для исследования колебательного звена при изменении постоянной времени (
) и неизменном декременте затухания ( ) в прикладном пакете Proteus\ISIS составляем структурную схему, представленную на рисунке 28. Логарифмические частотные характеристики колебательного звена представлены на рисунке 29, графики переходной функции – на рисунке 30. 
Рисунок 28 – Структурная схема для исследования колебательныхзвеньев при изменении постоянной времени (
) и неизменном декременте затухания ( )
Рисунок 29 – Логарифмические частотные характеристики колебательных звеньев при изменении постоянной времени (
) и неизменном декременте затухания ( ) 
Рисунок 30 – Переходные функции колебательныхзвеньев при изменении постоянной времени (
) и неизменном декременте затухания ( )h. Исследование частотных характеристик колебательного звена при неизмененной постоянной времени ( 
) и изменении декремента затухания ( 
).
Для исследования колебательного звена при неизмененной постоянной времени (
) и изменении коэффициента демпфирования ( ) в прикладном пакете Proteus\ISIS составляем структурную схему, представленную на рисунке 31. Логарифмические частотные характеристики колебательного звена представлены на рисунке 32, графики переходной функции – на рисунке 33.