Звено называется колебательным, если выходная величина после подачи на вход единичного воздействия стремится к установившемуся значению, совершая колебания. Такие звенья содержат обычно два элемента, способные запасать энергию или вещество и обмениваться ими через третий элемент, создающий сопротивление протеканию энергии или вещества. Звенья с колебательными свойствами, содержащиеся в автоматических системах регулирования, придают переходному процессу системы колебательный характер. Колебательное звено описывается дифференциальным уравнением второго порядка: Передаточная функция звена имеет вид: где k — коэффициент усиления звена; Т\ и Т2 — постоянные времени звена. При 7*1=0 звено превращается в инерционное.
На рис. 3.6, в показаны переходные процессы колебательного звена. Если в процессе колебаний происходит увеличение запаса энергии, полученной звеном в результате скачкообразного изменения возмущения на входе, то колебания усиливаются и их амплитуда растет (кривая /); в этом случае колебательное звено называется неустойчивым.
Если в процессе колебаний запас энергии уменьшается, то колебания затухают, и звено называется устойчивым колебательным звеном (кривая 2). Устойчивые колебательные звенья различаются степенью демпфирования (затухания).
Если звено сильно демпфировано, то переходный процесс протекает сравнительно медленно, и колебания относительно установившегося значения отсутствуют (кривая 3).
Колебательный процесс характеризуется коэффициентом затухания, т. е. отношением амплитуд колебаний <7,1/(72, и временем установления процесса (временем, необходимым для затухания процесса), когда отклонение выходной величины от установившегося значения не превышает определенной величины. На практике обычно это составляет до 5 % в зависимости от требуемой точности.
На рис. 3.6, б дан пример колебательного звена в виде элементарного электрического контура с индуктивностью L, емкостью С и активным сопротивлением R.
Постоянными времени звена являются Tc=RC и Tl=L/R. Вид переходного процесса колебательного контура зависит от отношения постоянных времени Тс и TL.
Кроме приведенного примера, в качестве колебательного звена может быть использован двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, управляемый напряжением в цепи якоря, обладающего индуктивностью и маховыми массами.
Другим примером являются сообщающиеся сосуды, для которых входной величиной является давление в одном из сосудов, а выходной — разность уровней жидкости в сосудах.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100