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善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。控制器是閉環(huán)控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。
    (4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
    它接收來自控制器的信號，政變操縱變量的大小或符號，完成對被控對象的驅(qū)動，使被
控制量達(dá)到所要求的數(shù)值。執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般由傳動裝置和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成，本系統(tǒng)中為舵機(jī)。
加在被控對象上的量稱為控制量。
    (5)控制對象
    指要控制的設(shè)備或變量。如上面的系統(tǒng)中，飛機(jī)就是被控制的對象，各舵面的偏轉(zhuǎn)角就
是被控量。
    對系統(tǒng)組成的分析和繪制系統(tǒng)的方框圖是分析和研究自動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在進(jìn)一步分
析系統(tǒng)的性能以前，首先應(yīng)繪制出系統(tǒng)的方框圖。
    2．典型環(huán)節(jié)及其特性
    自動控制系統(tǒng)是由一個一個的環(huán)節(jié)組成的總體。在生產(chǎn)實(shí)際中存在著許多工程控制系
統(tǒng)，這些系統(tǒng)有機(jī)械的、液壓的、氣動的、電氣的或幾種類型混合的，盡管它們的構(gòu)造或功
能不同，但有些環(huán)節(jié)的動態(tài)性能相同，因此可以用同一類環(huán)節(jié)表示。復(fù)雜的控制系統(tǒng)都是由
一些典型環(huán)節(jié)組成的。以下是自動控制系統(tǒng)中的一些典型環(huán)節(jié)及其特性。
    (1)比例環(huán)節(jié)
    某一環(huán)節(jié)，在輸入信號作用下，其輸出立即成比例地反應(yīng)，或者說輸出量在時間上無延
遲、在形狀上無失真地復(fù)現(xiàn)輸入量，但幅度大小上可以有變化，這種環(huán)節(jié)稱為比例環(huán)節(jié)。比
例環(huán)節(jié)又叫放大環(huán)節(jié)。
    設(shè)比例環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)為Kpj其功能框圖如圖3.1-7 (a)所示，單位階躍響應(yīng)（定義
見后）如圖3.1-7 (b)所汞。圖中，R(s)和C(s)是輸入變量和輸出變量的頻域表示法。
52電子技術(shù)基礎(chǔ)
生臣]旦
(a)(b)    ‘
  圖3.1 -7  比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和階躍響應(yīng)
    比例環(huán)節(jié)是自動控制系統(tǒng)中使用最多的一個環(huán)節(jié)，如運(yùn)算放大器、齒輪減速器、杠桿、
彈簧、分壓器等，如圖3.1 -8所示。
Kp=搿-魯
  島=揣=乏    綿=器=熹
圖3.1 -8比例環(huán)節(jié)實(shí)例
    (2)慣性環(huán)節(jié)
    慣性環(huán)節(jié)的特點(diǎn)是：當(dāng)輸入量突變時，輸出量不會突變，只能按指數(shù)規(guī)律逐漸變化，即
具有慣性。慣性環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系（即傳遞函數(shù)）為：
Uo(s)   K
Ui(s) - Ts +1
    當(dāng)給該環(huán)節(jié)加入階躍輸入信號時，其輸出量按指數(shù)規(guī)律上升，上升的快慢由時間常數(shù)r
決定。輸出信號的變化曲線如圖3.1-9所示。由圖可見，慣性環(huán)節(jié)都存在一定的延遲，這
是由于這類環(huán)節(jié)中一般都有儲能元件，當(dāng)輸入突然改變時，它們的物理狀態(tài)不能突變，即輸
出量不能立即反映輸入量的變化。
    在自動控制系統(tǒng)中經(jīng)常含有這種環(huán)節(jié)，包含的儲能元件如儲存磁場能的電感、儲存電場
能的電容、儲存彈簧勢能的彈簧、儲存動能的機(jī)械負(fù)載等。圖3.1 -10所示的RC電路就是
一個慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為：
G（扯器-RCs +1=T
    RC3+1  乃+1
    r    f
圖3.1 -9慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)
一＼芻
+妥
U
O‘———————一
圖3.1一lO  RC屯路
    上篇模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)53
_—______._.—.____..__一
(3)積分環(huán)節(jié)
積分就是隨時間積累的意思，在日常生活中屬于積分過程的例子很多。
    為了說明積分環(huán)節(jié)的概念，先看一個例子。圖3.1  - 11所
示為一個充液體的容器，其輸入量是液體流量，輸出量是液面
高度，因此輸入量隨時間積累起來就是輸出量，輸出量和輸入
量之間的這種關(guān)系就叫積分關(guān)系，具有這種特性的環(huán)節(jié)統(tǒng)稱為
積分環(huán)節(jié)。
    積分環(huán)節(jié)輸出量和輸入量之間的關(guān)系可以表示為：
C(s)  1
R(s) - Tis
    圖3.1 -11積分環(huán)節(jié)
Ti是積分常數(shù)，其大小決定積分的快慢。Ti越大，積分越慢。
當(dāng)輸入量發(fā)生階躍變化時，輸出量以一定的斜率線性上升，如圖3.1  - 12所示。
圖3.1  - 12積分環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)
    對積分環(huán)節(jié)來說，只要有輸入信號存在，不管多大，輸出總是上升的。這一特點(diǎn)可以用
來改善控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。
    積分環(huán)節(jié)也是自動控制系統(tǒng)中最常見的環(huán)節(jié)之一，凡是輸出量對輸入量具有儲存和積累
特點(diǎn)的元件一般都含有積分環(huán)節(jié)，例如機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)中的位移與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角、阻容電
路中的電壓與電流等。圖3.1  - 13所示為幾種積分環(huán)節(jié)實(shí)例。
　
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