計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)緒論

重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成及原理計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類(lèi)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)控制信號(hào)處理理論基礎(chǔ)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)第1章緒論難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制理論基礎(chǔ)主要內(nèi)容：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念、系統(tǒng)分類(lèi)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制理論基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)控制與哪些知識(shí)內(nèi)容有關(guān)？或做好一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需要解決些問(wèn)題？第1章.緒論：計(jì)算機(jī)控制的基本知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)控制概述1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成與發(fā)展1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思想1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi)1.5網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)1.6控制典型環(huán)節(jié)與傳遞函數(shù)（略講）1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi)1.按功能和結(jié)構(gòu)分計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有各種各樣的結(jié)構(gòu)和形式，按完成的功能和結(jié)構(gòu)，可分為：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)監(jiān)督控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)2.按照控制規(guī)律分類(lèi)(1）數(shù)字程序和順序控制（2）比例積分微分控制（PID控制）（3）最小拍控制（4）復(fù)雜規(guī)律的控制（5）智能控制

……

3.按照控制方式分類(lèi)按照控制方式的不同，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。1.5網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)略1.網(wǎng)絡(luò)通信的基本概念(1)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)

模擬信號(hào)是一個(gè)連續(xù)的物理量

數(shù)字信號(hào)是利用不連續(xù)的物理狀態(tài)來(lái)表示，例如：通過(guò)高/低電平來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)“1”和“0”。

Tc101100時(shí)鐘數(shù)據(jù)TcI/V

t

(2)并行傳輸與串行傳輸并行傳輸：以字或字節(jié)為單位一起傳輸（多個(gè)位同時(shí)傳輸）速度快、通信線多、成本高，不宜遠(yuǎn)距離通信串行傳輸：數(shù)據(jù)逐位傳輸速度較并行傳輸慢、通信線少（一般2～4根）、成本低適宜遠(yuǎn)距離通信

幾乎所有的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)均采用串行數(shù)據(jù)通信略1.網(wǎng)絡(luò)通信的基本概念(3)通信雙方的交互方式單工通信：只向一個(gè)方向傳輸，沒(méi)有反方向交互（如鍵盤(pán)通信）控制系統(tǒng)中應(yīng)用極少半雙工通信：雙方可以交互數(shù)據(jù)，但不在同時(shí)控制簡(jiǎn)單、可靠、成本低，應(yīng)用廣泛(只需2根通信線)全雙工通信：雙方可以在同時(shí)交互數(shù)據(jù)控制相對(duì)復(fù)雜、效率高、成本較高，需要2個(gè)信道

應(yīng)用較廣泛，至少3根通信線(1根為共用地)，或4根略1.網(wǎng)絡(luò)通信的基本概念(4)通信波特率、誤碼率波特率：指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚瑔挝煌ǔＳ谩拔?秒”表示

例如：Profibus－PA的波特率位31.25kbpsProfibus－DP的最大波特率位12Mbps誤碼率：錯(cuò)誤碼元（1個(gè)二進(jìn)制位）數(shù)與傳送碼元數(shù)之比工業(yè)用通信網(wǎng)絡(luò)一般要求誤碼率在10－5～10－9，甚至更小略(5)基帶傳輸與頻帶傳輸基帶傳輸：按數(shù)字波形原樣、以“位”流為基本形式直接在信道上傳輸 基帶網(wǎng)介質(zhì)便宜（雙絞線、同軸電纜、光線等），速度較高，距離不宜過(guò)遠(yuǎn)（容易因信號(hào)衰減發(fā)生畸變）。 絕大多數(shù)局域網(wǎng)（包括控制局域網(wǎng)）都采用基帶傳輸。 基帶傳輸需要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，常用的數(shù)據(jù)編碼手段有： 非歸零碼NRZ、曼徹斯特編碼、差動(dòng)曼徹斯特編碼……頻帶傳輸：也稱(chēng)為載波傳輸，采用調(diào)制、解調(diào)技術(shù)。 在發(fā)送端，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)，調(diào)制變換成一定頻帶范圍的模擬信號(hào)；在接收方，通過(guò)解調(diào)進(jìn)行反變換。采用模擬信號(hào)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，通常只占有限的頻帶寬度。數(shù)字信號(hào)調(diào)制稱(chēng)為“鍵控” 調(diào)制方式主要有：幅度鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)……寬帶傳輸：適用于傳輸影像、語(yǔ)音信息(一般不用于工控網(wǎng)絡(luò))數(shù)字信號(hào)的數(shù)字傳輸數(shù)字信號(hào)的模擬傳輸（如HART信號(hào)）略各為什么調(diào)制方式？略載波“1”“1”“0”“0”“0”“0”“1”“1”ASK相當(dāng)于模擬信號(hào)的調(diào)幅“1”：傳輸載波“0”：不傳輸載波略FSK載波1-“1”載波2-“0”“1”“0”“0”“1”“0”“0”“1”應(yīng)用最早的調(diào)制方式，容易實(shí)現(xiàn)，抗噪、抗干擾性能好，中低速傳輸上圖是2FSK，還有M—FSK，即M個(gè)頻率代表M的信號(hào)略“1”“1”“0”“0”“0”P(pán)SK載波1-“1”載波2-“0”有很好的抗干擾性，適于中高速數(shù)傳上圖為二進(jìn)制PSK，還有多進(jìn)制PSK，如四相位、八相位等略(6)RS－232/RS－422/RS－485

項(xiàng)目RS－232RS－422RS－485接口電路單端差動(dòng)差動(dòng)抗干擾能力弱強(qiáng)強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)最大傳輸距離15m1200m1200m通信雙方交互方式全雙工全雙工半雙工標(biāo)準(zhǔn)最大傳輸速率19200bps10Mbps10Mbps本質(zhì)上是相同的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的首選標(biāo)準(zhǔn)略2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型環(huán)型HUB星型樹(shù)型大型網(wǎng)絡(luò)多采樣網(wǎng)狀拓?fù)?。?.網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是指通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)發(fā)送方與接收方之間的物理通路，常用的傳輸介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜、光纖和無(wú)線傳輸介質(zhì)等。

控制系統(tǒng)多用：帶屏蔽的雙絞線STP、光纖

略4.開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型

--實(shí)現(xiàn)復(fù)雜—僅理論OpenSystemInterconnection/ReferenceModel——OSI/RM目的是建立標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，1983年

層次編號(hào)名稱(chēng)英文名稱(chēng)7654321用戶(hù)層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層UsersLayerApplicationLayerPresentationLayerSessionLayerTransportLayerNetworkLayerDatalinkLayerPhysicalLayer1.5網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)OSI/RM信息流動(dòng)過(guò)程應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層用戶(hù)主機(jī)HA數(shù)據(jù)H7H6H5H4H3H2T2H7H6H5H7H6H7報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文分組幀bit報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文分組幀bit應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議表示層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議會(huì)話層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層中繼環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)主機(jī)HB應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層用戶(hù)通信線路通信線路H7H6H5H4H3H7H6H5H4物理層（PhysicalLayer）功能：在物理媒體(介質(zhì))上正確地、透明地傳送比特流。服務(wù)：串行和并行協(xié)議(標(biāo)準(zhǔn))：規(guī)定了物理接口的各種特性：機(jī)械：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格電氣：信號(hào)電平，信號(hào)的脈沖寬度和頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大傳輸距離等功能：接口引（線）腳的功能和作用規(guī)程：信號(hào)時(shí)序，應(yīng)答關(guān)系，操作過(guò)程例：RS-232、RS-449、V.24、V.35、G.703/G.704幾個(gè)功能層的介紹在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間可靠地傳輸數(shù)據(jù)，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無(wú)錯(cuò)的鏈路。PDU：幀（Frame）功能：建立與拆除數(shù)據(jù)鏈路連接組幀：幀封裝，按順序傳送，處理返回的確認(rèn)幀物理尋址：MAC地址/物理地址定界與同步：產(chǎn)生/識(shí)別幀邊界錯(cuò)誤檢測(cè)/恢復(fù)：可靠的傳輸，CRC，ARQ流量控制：抑止發(fā)送方的傳輸速率，使接收方來(lái)得及接收數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）服務(wù)無(wú)確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)有確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)面向連接的服務(wù)共享信道問(wèn)題(LANorWireless)：如何控制對(duì)共享信道的訪問(wèn)？將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為邏輯鏈路控制(LogicalLinkControl,LLC)和介質(zhì)訪問(wèn)控制(MediaAccessControl,MAC)兩個(gè)子層，由MAC子層解決共享介質(zhì)訪問(wèn)控制問(wèn)題。LAN使用的兩種主要介質(zhì)訪問(wèn)控制方法：CSMA/CD（CarrySenseMultipleAccessWithCollisionDetect）TOKENPASSING21尋址并選擇合適的路由，把數(shù)據(jù)報(bào)從源端傳送到目的端，在需要時(shí)對(duì)上層的數(shù)據(jù)進(jìn)行分段和重組。PDU：數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram，IP-分組Packet）功能：在源端與目的端之間建立、維護(hù)、終止網(wǎng)絡(luò)的連接尋址、路由選擇和分組中轉(zhuǎn)分段與組合：大數(shù)據(jù)塊分段，小數(shù)據(jù)塊組合流量控制和擁塞控制多路復(fù)用：為多個(gè)傳輸層實(shí)體提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)差錯(cuò)檢測(cè)與恢復(fù)流量統(tǒng)計(jì)和記賬IP協(xié)議[RFC791]網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer，InternetLayer）22路由選擇如何在多條通信路徑中找一條最佳路徑？

依據(jù)：速度、距離(步跳數(shù))、價(jià)格、擁塞程度路由器——路由表建立與維護(hù)靜態(tài)：人工設(shè)置，只適用于小型網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)：運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況自動(dòng)地動(dòng)態(tài)維護(hù)路由算法——建立與維護(hù)路由表的方法距離向量算法：RIP、CGP等鏈路狀態(tài)算法：OSPF等23鏈路層的任務(wù)兩節(jié)點(diǎn)間可靠的數(shù)據(jù)傳輸Ethernet,X.25,ATM,…網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)沿兩端點(diǎn)間的最佳路由傳輸數(shù)據(jù)（主機(jī)間的邏輯通信）Ethernet,X.25,ATM,…24對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的連接進(jìn)行管理，在源端與目的端之間提供可靠的、透明的數(shù)據(jù)傳輸，使上層服務(wù)用戶(hù)不必關(guān)心通信子網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。傳輸層的特點(diǎn)以上各層：面向應(yīng)用，本層及以下各層：面向傳輸；與網(wǎng)絡(luò)層的部分服務(wù)有重疊交叉，功能取舍取決于網(wǎng)絡(luò)層功能的強(qiáng)弱；只存在于端主機(jī)中；實(shí)現(xiàn)源主機(jī)到目的主機(jī)“端到端”的連接在這一點(diǎn)上與網(wǎng)絡(luò)層的區(qū)別是什么？網(wǎng)絡(luò)層：為主機(jī)之間提供邏輯傳輸傳輸層：為應(yīng)用進(jìn)程之間提供邏輯傳輸傳輸層（TransportLayer）功能：地址映射：源端進(jìn)程地址映射到網(wǎng)絡(luò)地址，或反之；多路復(fù)用與分割：多個(gè)傳輸連接共用一條網(wǎng)絡(luò)連接；一條傳輸連接使用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接；進(jìn)行數(shù)據(jù)分段并在目的端重新組裝；傳輸連接的建立與釋放；提供“面向連接”和“無(wú)連接”兩種服務(wù)：TCP/IP協(xié)議：TCP和UDP傳輸差錯(cuò)校驗(yàn)與恢復(fù)；流量控制，防止數(shù)據(jù)傳輸過(guò)載。傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)層則提供網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)間的“邏輯通信”；而傳輸層提供主機(jī)中的進(jìn)程間的“邏輯通信”。二者之間的差別：微妙而又重要類(lèi)比主機(jī)：?jiǎn)挝坏膫鬟_(dá)室進(jìn)程：?jiǎn)挝恢械穆毠?yīng)用層報(bào)文：信件網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議=郵局的投遞服務(wù)，只負(fù)責(zé)遞送到傳達(dá)室傳輸層協(xié)議=傳達(dá)室的收發(fā)服務(wù)，負(fù)責(zé)遞送到每個(gè)職工網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)沿兩端點(diǎn)間的最佳路由傳輸數(shù)據(jù)（主機(jī)間的邏輯通信）Ethernet,X.25,ATM,…傳輸層的任務(wù)……兩端點(diǎn)間可靠的透明數(shù)據(jù)傳輸（應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信）通信子網(wǎng)Message（報(bào)文）Segment（段）Packet（分組）Frame（幀）Bit（比特）TCP/IP協(xié)議棧PDU應(yīng)用層HTTP,FTP,SMTP,DNS,Telnet,…傳輸層TCP,UDP網(wǎng)際(網(wǎng)絡(luò))層IP,ICMP,ARP,RARP網(wǎng)絡(luò)接口層(數(shù)據(jù)鏈路層+物理層)PPP,Ethernet,Tokenring,ATMTCP/IP的體系結(jié)構(gòu)層次5.TCP/IP協(xié)議簡(jiǎn)介---實(shí)際應(yīng)用主要功能是把數(shù)據(jù)報(bào)通過(guò)最佳路徑送到目的端。尋址（IP地址）、路由選擇、封包/拆包網(wǎng)際層的核心協(xié)議——IP，提供了無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)（不保證送達(dá)，不保證序，不保證無(wú)錯(cuò)）。傳輸前不需建立連接提高了傳輸效率網(wǎng)際層是網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)（如路由器）上的最高層。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備不需要傳輸層和應(yīng)用層TCP/IP的網(wǎng)際（網(wǎng)絡(luò)）層傳輸層的主要功能：提供進(jìn)程間可靠的傳輸服務(wù)。傳輸層包括TCP和UDP兩種傳輸協(xié)議：TCP是面向連接的傳輸協(xié)議。在數(shù)據(jù)傳輸之前建立連接；把報(bào)文分解為多個(gè)段進(jìn)行傳輸，在目的站再重新裝配這些段；必要時(shí)重新傳輸沒(méi)有收到或錯(cuò)誤的段，因此它是“可靠”的。UDP是無(wú)連接的傳輸協(xié)議。在數(shù)據(jù)傳輸之前不建立連接；對(duì)發(fā)送的段不進(jìn)行校驗(yàn)和確認(rèn)，因此它是“不可靠”的；主要用于請(qǐng)求/應(yīng)答式的應(yīng)用和語(yǔ)音、視頻應(yīng)用。應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層面向連接的

●TCP無(wú)連接的

●UDP使用UDP時(shí)，可靠性問(wèn)題由應(yīng)用層協(xié)議解決。使用TCP時(shí)，可靠性問(wèn)題在傳輸層已經(jīng)解決。TCP/IP的傳輸層HTTPFTPSMTPTFTPDNSTelnetSNMP2123255369161TCPUDP應(yīng)用層傳輸層TCP和UDP都用端口(port)號(hào)來(lái)識(shí)別應(yīng)用層實(shí)體，以便準(zhǔn)確地把信息提交給上層對(duì)應(yīng)的協(xié)議（進(jìn)程）。port80討論——控制系統(tǒng)中通常使用無(wú)連接還是有連接的數(shù)據(jù)傳輸方式？……操作站控制站……通過(guò)UDP發(fā)送

調(diào)節(jié)器為計(jì)算機(jī)euqy調(diào)節(jié)器執(zhí)行器被控對(duì)象測(cè)量變送器偏差給定值控制量操縱量被控量

測(cè)量值r+_bf干擾

控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)1、模擬控制系統(tǒng)2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器為模擬電路

閉環(huán)控制系統(tǒng)--將測(cè)量值與給定值進(jìn)行比較形成偏差，根據(jù)偏差按一定的控制規(guī)律產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作，使被控量跟蹤給定值。1.6控制典型環(huán)節(jié)與傳遞函數(shù)（略講）略1.6.1反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)R(s)C(s)－B(s)E(s)閉環(huán)控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖

＋N(s)r(t)–輸入信號(hào)、有用信號(hào)、給定信號(hào)、指令信號(hào)、參考輸入c(t)–輸出信號(hào)、被控信號(hào)n(t)–干擾信號(hào)、擾動(dòng)信號(hào)e(t)–誤差信號(hào)b(t)–反饋信號(hào)三種傳遞函數(shù)：開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù)斷開(kāi)反饋處R(s)C(s)－B(s)E(s)一、閉環(huán)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)二、給定輸入信號(hào)作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)即假設(shè)N(s)=0，斷開(kāi)反饋，反饋信號(hào)B(s)與輸入信號(hào)R(s)之比。假設(shè)N(s)=0，輸出信號(hào)C(s)與輸入信號(hào)R(s)之比。略三、擾動(dòng)信號(hào)作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)假設(shè)R(s)=0，輸出信號(hào)C(s)與擾動(dòng)信號(hào)N(s)之比。R(s)C(s)－B(s)E(s)＋N(s)N(s)C(s)－略四、系統(tǒng)的總輸出根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加原理，系統(tǒng)的總輸出為給定輸入和擾動(dòng)輸入引起的輸出的總和。R(s)C(s)－B(s)E(s)＋N(s)略五、閉環(huán)控制系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)R(s)C(s)－B(s)E(s)＋N(s)R(s)－E(s)圖2-56r(t)作用下誤差輸出結(jié)構(gòu)圖Ｅ(s)＋N(s)圖2-57n(t)作用下誤差輸出結(jié)構(gòu)圖略R(s)－E(s)圖r(t)作用下誤差輸出結(jié)構(gòu)圖Ｅ(s)＋N(s)圖n(t)作用下誤差輸出結(jié)構(gòu)圖1、r(t)作用下系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)2、n(t)作用下系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)3、系統(tǒng)的總誤差略1.6.2典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)R(s)C(s)－閉環(huán)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖

開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如果將開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式分子分母的兩個(gè)多項(xiàng)式分別分解因子，則常遇到的因子有7種(、慣性環(huán)節(jié)、)，并稱(chēng)之為典型環(huán)節(jié)。比例環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)一階微分環(huán)節(jié)二階微分環(huán)節(jié)振蕩環(huán)節(jié)討論(1)、典型環(huán)節(jié)是具有相同形式傳遞函數(shù)的元部件集合；(2)、典型環(huán)節(jié)是按動(dòng)態(tài)特性或數(shù)學(xué)模型而不是按作用原理和具體物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)；(3)、從系統(tǒng)分析出發(fā)，我們將環(huán)節(jié)(而不是元部件)視為構(gòu)成系統(tǒng)的基本組成部分。一、比例環(huán)節(jié)任何一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)都是由有限個(gè)典型環(huán)節(jié)組合而成的。典型環(huán)節(jié)通常分為八種（討論四種）：實(shí)例：電子放大器、齒輪、電阻（電位器）、感應(yīng)式變送器、杠桿等。式中K–放大系數(shù)或增益。特點(diǎn)：輸入輸出量成比例，無(wú)失真和時(shí)間延遲。tc(t)0圖比例環(huán)節(jié)單位階躍響應(yīng)曲線tr(t)a0(a)Ka(b)KsXsXsGrc==)()()(其它一些比例環(huán)節(jié)如圖所示是齒輪傳動(dòng)副，T1為輸入轉(zhuǎn)矩，T2為輸出轉(zhuǎn)矩。實(shí)例：電動(dòng)機(jī)角度與角速度間的傳遞函數(shù)、模擬計(jì)算機(jī)中的積分器、電容器充電、齒輪齒條傳動(dòng)、液壓缸的位移流量關(guān)系、貯液槽的液位流量關(guān)系等。二、積分環(huán)節(jié)特點(diǎn)：輸出量與輸入量的積分成正比例。當(dāng)輸入消失，輸出具有記憶功能。tc(t)0圖積分環(huán)節(jié)單位階躍響應(yīng)曲線tr(t)a0(a)(b)at當(dāng)輸入量為ur(t)時(shí)，輸出量為uc(t)時(shí)，有微分方程：

00cRur(t)(t)i(t)i==òòò-=-=-=ur(t)dtT1ur(t)dtCR1(t)dtiC1uc(t)0c其中（T=R0C）則傳遞函數(shù)sKTs1R(s)C(s)G(s)-=-==例

如圖所示的液壓缸，如果以流量q為輸入量，以活塞的位移x為輸出量，并忽略液壓缸的泄漏及缸體和油液的彈性。三、慣性環(huán)節(jié)(非周期環(huán)節(jié))實(shí)例：機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、直流伺服電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù)、熱量的傳播等。式中T–時(shí)間常數(shù)特點(diǎn)：含一個(gè)儲(chǔ)能元件，對(duì)突變的輸入其輸出不能立即復(fù)現(xiàn)，輸出無(wú)振蕩。tc(t)0慣性環(huán)節(jié)單位階躍響應(yīng)曲線tr(t)a0(a)(b)a定義: