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"典型环节及其传递函数" 自动控制系统中的环节可以根据其信号或能量传递变换的方式和动态性能进行分类。这些环节在构造上或作用原理上各不相同，但是它们在自动控制系统中都起着信号或能量传递变换的作用。因此，在自动控制原理中把信号变换的基本方式和动态性能相同的环节归类，抽象为一些基本环节。 比例环节是自动控制系统中的一种基本环节，它的输出量每一瞬时都与输入量成正比。比例环节的传递函数为G(s) = K，式中，K是比例系数，也称放大系数。比例环节有很多实例，例如弹性元件、气体节流元件、喷嘴一挡板机构、放大器等。 弹性元件是将压力变换成位移（线位移或角位移）的设备。它们在弹性范围内都遵循虎克定律：F = kx，式中，F代表力；x代表位移；k是弹性系数。因此，它的传递函数是G(s) = k。 气体节流元件又称气阻，它与电路中的电阻相似，在气动仪表中能阻碍气体的流动，起降压和改变气体流量的作用。其结构如图 2-17 所示。气体节流元件的数学表达式为qp = kp Δp，式中，qp是气体压力降；kp是气阻值。因此，它的传递函数是G(s) = kp。 喷嘴一挡板机构由恒节流孔、背压室、喷嘴和挡板组成，如图 2-18 所示。它的作用是把输入挡板的微小位移转换成相应的气压信号输出。在忽略背压室气容影响时，可把喷嘴一挡板机构看作一个比例环节，即G(s) = k，式中，k是比例系数。 放大器是在自动控制系统中用得最多的比例环节，它是一个具有高放大倍数直接耦合式放大器。运算放大器一般由集成电路构成，其符号如图 2-19 所示。其传递函数为G(s) = A，式中，A是开环放大倍数，这个数值很高，可达到10^5。 积分环节是自动控制系统中的另一种基本环节，它的微分方程式为dx/dt = Ku(t)，其传递函数为G(s) = K/s。积分环节的实例很多，例如RC电路、液箱液位系统、直流伺服电动机等。 RC电路是一个积分环节，其传递函数是G(s) = 1/(RCs + 1)。当时间常数T = RC >> 1时，则该电路的传递函数可简化为G(s) = 1/RCs，成为一个积分环节。 液箱液位系统也是一个积分环节，如果时间常数T >> 1时，其传递函数也变为G(s) = 1/RCs，这也是一个积分环节。从物理意义上说，由于液箱的液容C太大，或液阻R太大，液箱流出水量不足以影响液位，如果流入水量不变，液位将随时间不断增高（积分作用）。 自动控制系统中的环节可以根据其信号或能量传递变换的方式和动态性能进行分类。比例环节和积分环节是自动控制系统中的两种基本环节，它们在自动控制系统中起着信号或能量传递变换的作用。