KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 24.
W celu dwukrotnego zmniejszenia wzmocnienia członu inercyjnego pierwszego rzędu o podanej transmitancji G(s) = k / (1 + sT) należy
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wzmocnienie statyczne członu inercyjnego I rzędu wyznacza się dla s=0: G(0)=k/(1+0)=k. Aby zmniejszyć wzmocnienie dwukrotnie, należy więc skalić k przez 1/2. Zmiana T wpływa głównie na dynamikę (szybkość odpowiedzi), a nie na wartość w stanie ustalonym.

Pełne wyjaśnienie:

Rozpatrywany człon inercyjny pierwszego rzędu ma transmitancję:

G(s) = k / (1 + sT)

W praktyce "wzmocnienie" takiego członu najczęściej rozumie się jako wzmocnienie statyczne (dla sygnałów stałych, czyli w stanie ustalonym). To wzmocnienie można policzyć bardzo prosto, podstawiając s = 0 (odpowiada to zerowej częstotliwości):

G(0) = k / (1 + 0) = k

Jeżeli celem jest dwukrotne zmniejszenie wzmocnienia, to nowa wartość wzmocnienia statycznego ma być równa k/2. Ponieważ G(0) jest równe k, jedyną zmianą prowadzącą bezpośrednio do połowy wzmocnienia jest zmniejszenie parametru k dwukrotnie.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "zwiększyć dwukrotnie k" – spowoduje podwojenie wzmocnienia statycznego, czyli efekt przeciwny do wymaganego.
  • "zwiększyć dwukrotnie T" – zmienia stałą czasową, a więc szybkość odpowiedzi (układ będzie reagował wolniej), ale wzmocnienie statyczne nadal wyniesie G(0)=k.
  • "zmniejszyć dwukrotnie T" – również modyfikuje tylko dynamikę (układ reaguje szybciej), natomiast dla s=0 nadal G(0)=k.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy pytanie dotyczy wzmocnienia członu opisanego transmitancją, w pierwszej kolejności sprawdź G(0). To najszybszy test, czy za wzmocnienie odpowiada parametr w liczniku (tu: k), czy także mianownik.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Wzmocnienie statyczne (DC gain) to wartość transmitancji dla sygnału stałego, czyli przy s=0. W praktyce mówi, ile razy układ "przemnoży" wejście w stanie ustalonym. Dla wielu zadań egzaminacyjnych liczy się je po prostu jako G(0).
Najszybciej podstaw s=0 do transmitancji. Dla postaci k/(1+sT) dostajesz G(0)=k. To pozwala od razu ocenić, czy zmiana parametru k zmienia wartość ustaloną, a zmiana T wpływa głównie na tempo odpowiedzi.
Bo w mianowniku występuje składnik 1+sT, a dla wzmocnienia statycznego przyjmujemy s=0. Wtedy człon sT znika i zostaje 1. Zmiana T przesuwa dynamikę (szybkość narastania, pasmo), ale nie zmienia wartości w stanie ustalonym.
Typowym przykładem jest prosty obwód RC (filtr dolnoprzepustowy) lub układ pomiarowy z bezwładnością. Taki obiekt ma jedną dominującą stałą czasową i odpowiedź skokową bez oscylacji. Parametr k odpowiada za skalę (czułość), a T za "powolność" reakcji.
Dwukrotne zmniejszenie k powoduje, że wartość ustalona odpowiedzi (np. na skok) będzie o połowę mniejsza. Kształt czasowy, w tym szybkość dochodzenia do stanu ustalonego, pozostaje zasadniczo taki sam, bo za tempo odpowiada głównie stała czasowa T.
Zwiększenie T zwykle oznacza, że układ reaguje wolniej: dłużej narasta odpowiedź skokowa i wolniej osiąga stan ustalony. Nie zmienia to jednak samej wartości końcowej dla sygnału stałego, bo G(0)=k. To częsty "haczyk" w pytaniach testowych.
Bo intuicyjnie wydaje się, że zmniejszenie parametru w mianowniku "zwiększa" lub "zmniejsza" całą transmitancję. Tymczasem T działa razem z operatorem s i wpływa na zachowanie dla zmiennych sygnałów (dynamikę). Dla wzmocnienia statycznego podstawienie s=0 pokazuje, że T nie ma wpływu.
Sprawdź dwie rzeczy: G(0) (wartość statyczna) oraz postać mianownika (bieguny), która decyduje o szybkości. Parametr w liczniku często skaluje wyjście (wzmocnienie), a parametr w mianowniku z s zwykle zmienia tempo odpowiedzi. To prosta metoda na testy.
Nie zawsze. W wielu prostych modelach k jest wzmocnieniem statycznym, ale czasem wzmocnienie zależy też od innych parametrów (np. dodatkowych członów w liczniku lub mianowniku). Dlatego na egzaminie warto policzyć G(0) i dopiero wtedy wnioskować, co faktycznie jest wzmocnieniem dla sygnałów stałych.
Najczęstsze są: pomijanie podstawienia s=0, mylenie roli k i T, oraz traktowanie wyrażenia 1+sT jak stałej liczby. Pomaga nawyk: najpierw policz G(0), potem pomyśl o wpływie T na czas narastania i filtrację.
info

Około 69% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że wzmocnienie statyczne członu inercyjnego I rzędu wyznacza się dla s=0: G(0)=k/(1+0)=k.

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Transmitancja" – definicja i interpretacja G(s) oraz własności dla s=0, https://pl.wikipedia.org/wiki/Transmitancja (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (EN): "First-order system" – postać układu I rzędu i rola gain oraz time constant, https://en.wikipedia.org/wiki/First-order_system (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (PL): "Transformata Laplace’a" – znaczenie operatora s w analizie układów liniowych, https://pl.wikipedia.org/wiki/Transformata_Laplace%E2%80%99a (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Notatki/rozdział o członach dynamicznych (człon inercyjny I rzędu) i ich odpowiedziach czasowych
  • Materiały dydaktyczne z podstaw automatyki: wzmocnienie statyczne, stała czasowa, odpowiedź skokowa
  • Ćwiczenia: wyznaczanie G(0) i interpretacja parametrów k oraz T dla prostych układów

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego