Исследование элементов и автоматических систем регулирования (управления) связано с изучением процессов, в них протекающих. Характер этих процессов описывается с помощью различных зависимостей, основанных на определенных физико-механических законах, лежащих в основе функционирования элементов систем. Эти характеристики отражают чисто математическую связь между входными и выходными величинами и не зависят от функционального назначения, принципа действия и конструктивного выполнения элементов системы. Поэтому ,такие характеристики для различных физических элементов (устройств) могут иметь одинаковый вид, что свидетельствует об однотипности характера протекающих в них процессов.
АСР и АСУ состоят из связанных между собой функциональных элементов. Поэтому характеристики системы в целом можно получить из характеристик отдельных ее элементов.
Элемент системы характеризуется сигналами на входе и выходе. Различают статические и динамические характеристики элементов и систем.
Статическая характеристикаустанавливает зависимость между входной (xвх) и выходной (xвых) величинами элементов и систем в установившемся состоянии равновесия:
xвых= f (xвх). (3.12)
Эта зависимость может быть линейной и нелинейной. Реальные статические характеристики в большинстве нелинейны. Однако, учитывая сравнительно небольшой диапазон величин, в которых обычно работают физические системы, можно часто их представить линейными характеристиками.
При наличии существенной нелинейности статических характеристик приходится принимать меры конструктивного или схемного характера, иначе приходится учитывать нелинейность при расчетах АСР.
Динамические характеристики показывает зависимость между выходной и входной величинами во времени.
xвых = f (xвх , t). (3.13)
Они наиболее полно отображают свойства элементов системы и поэтому в дальнейшем используются в качестве основных характеристик при исследовании элементов и систем. Динамические характеристики в теории автоматического управления описываются дифференциальными уравнениями, передаточными функциями, временными и частотными характеристиками.