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善系統的穩態和動態性能。控制器是閉環控制系統中的重要環節。
    (4)執行機構
    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動，使被
控制量達到所要求的數值。執行機構一般由傳動裝置和調節機構等組成，本系統中為舵機。
加在被控對象上的量稱為控制量。
    (5)控制對象
    指要控制的設備或變量。如上面的系統中，飛機就是被控制的對象，各舵面的偏轉角就
是被控量。
    對系統組成的分析和繪制系統的方框圖是分析和研究自動控制系統的基礎，在進一步分
析系統的性能以前，首先應繪制出系統的方框圖。
    2．典型環節及其特性
    自動控制系統是由一個一個的環節組成的總體。在生產實際中存在著許多工程控制系
統，這些系統有機械的、液壓的、氣動的、電氣的或幾種類型混合的，盡管它們的構造或功
能不同，但有些環節的動態性能相同，因此可以用同一類環節表示。復雜的控制系統都是由
一些典型環節組成的。以下是自動控制系統中的一些典型環節及其特性。
    (1)比例環節
    某一環節，在輸入信號作用下，其輸出立即成比例地反應，或者說輸出量在時間上無延
遲、在形狀上無失真地復現輸入量，但幅度大小上可以有變化，這種環節稱為比例環節。比
例環節又叫放大環節。
    設比例環節的放大倍數為Kpj其功能框圖如圖3.1-7 (a)所示，單位階躍響應（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電子技術基礎
生臣]旦
(a)(b)    ‘
  圖3.1 -7  比例環節的傳遞函數和階躍響應
    比例環節是自動控制系統中使用最多的一個環節，如運算放大器、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比例環節實例
    (2)慣性環節
    慣性環節的特點是：當輸入量突變時，輸出量不會突變，只能按指數規律逐漸變化，即
具有慣性。慣性環節的輸入輸出關系（即傳遞函數）為：
Uo(s)   K
Ui(s) - Ts +1
    當給該環節加入階躍輸入信號時，其輸出量按指數規律上升，上升的快慢由時間常數r
決定。輸出信號的變化曲線如圖3.1-9所示。由圖可見，慣性環節都存在一定的延遲，這
是由于這類環節中一般都有儲能元件，當輸入突然改變時，它們的物理狀態不能突變，即輸
出量不能立即反映輸入量的變化。
    在自動控制系統中經常含有這種環節，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、儲存動能的機械負載等。圖3.1 -10所示的RC電路就是
一個慣性環節，其傳遞函數為：
G（扯器-RCs +1=T
    RC3+1  乃+1
    r    f
圖3.1 -9慣性環節的階躍響應
一＼芻
+妥
U
O‘———————一
圖3.1一lO  RC屯路
    上篇模擬電子技術基礎53
_—______._.—.____..__一
(3)積分環節
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。
    為了說明積分環節的概念，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
量之間的這種關系就叫積分關系，具有這種特性的環節統稱為
積分環節。
    積分環節輸出量和輸入量之間的關系可以表示為：
C(s)  1
R(s) - Tis
    圖3.1 -11積分環節
Ti是積分常數，其大小決定積分的快慢。Ti越大，積分越慢。
當輸入量發生階躍變化時，輸出量以一定的斜率線性上升，如圖3.1  - 12所示。
圖3.1  - 12積分環節的階躍響應
    對積分環節來說，只要有輸入信號存在，不管多大，輸出總是上升的。這一特點可以用
來改善控制系統的穩態性能。
    積分環節也是自動控制系統中最常見的環節之一，凡是輸出量對輸入量具有儲存和積累
特點的元件一般都含有積分環節，例如機械運動系統中的位移與轉速、轉速與轉角、阻容電
路中的電壓與電流等。圖3.1  - 13所示為幾種積分環節實例。
　
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