Файл: Гришин Е.П. Основы теории дискретных систем с цифровыми управляющими машинами [учебное пособие].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 79

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Поскольку характеристическое уравнение имеет вто­ рой порядок 1 л = 2 ), то для определения устойчивости сис­ темы необходимо убедиться в том, что выполняются усло­

вия: Д < о. А > О.

4 ' 2

I*

При

я

 

имеем

а

 

 

а

а

 

- а

г

 

 

 

 

 

 

 

 

л--/

о > п-к+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а .

 

 

 

 

г

г

 

о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а.

 

 

=

ао - а2 <

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условие

д^< О приводит к неравенствам

 

а-а < о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о. -а >О

 

 

 

 

о

г

и йо+йг >0 или к

неравенствам

 

 

 

 

а+а<о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

г

 

 

 

 

о

г

2 .

При

к »

2

имеем

Я

 

/

а

 

, а

 

 

 

 

 

 

а

о о.

а

 

г%~у

7

 

* п-к+1

 

1

 

 

 

 

 

 

а

 

а а

 

 

а

 

а

а

 

 

о

г

1

 

 

 

 

 

 

Д =

а а о а

= а

0

 

2

1

+ а

 

0

 

2

1

 

1

о

г

а г

 

а

 

i.

а, о а

 

2

а о а а

0

 

о а1

 

г

1

 

 

 

г

 

 

2

0

1

 

а

 

0

а

 

 

 

а

 

а а

 

 

а а о а

 

1

 

 

0

 

 

2

 

0

1

 

 

1

г

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/'з

е

г г \

 

/ 2 з

 

г

 

 

 

г>

 

= а fa +а а

- а а -а а ]*а ( а а + а - а а - а а

/=

 

о[ о 2 1

0 1

г oj

е\ о

1 2 2 1

 

 

г о /

 

 

/ ♦ „ г г

*1

г , г _

 

 

г ,

,

г

 

е , г

 

 

 

 

 

 

- (\-гаеaS a. r a,(a. ' * W

 

aJ =

( ао - aJ

 

-

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- а‘(а,-аг) -(*>-«,) f ( y

aJ

-

a ‘J

>0-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

положите­

Очевидно, что множитель (а^- ag)

всегда

 

лен, поэтому для того чтобы Ag>0

,

необходимо

выпол­

нение условий:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qo*a2~Qi >

 

ia г +Q1>

 

 

 

 

 

 

(2,64)

70


или

(2.64)

ао+аг-а1<0> а* +

Поскольку неравенства ао +аг <0 и аоag > о

несовместимы с неравенствами ( 2 .6 4 ), а неравенство

Q+ag>0 является следствием (2.64),' условия устойчи­

вости для системы второго порядка можно записать в сле­ дующем виде:

°<Г

ао-а<+аг> °> ао+а, + аг > о.

(2.65)

Подставляя численные значения коэффициентов, полу­

чим:

0, 81- К О; 0, 81+1+ 1,8 * 0; 0, 81+1- 18* 0.

Следовательно, система является устойчивой.

§4, Переходные и установившиеся процессы

взамкнутых импульсных системах

Ранее было показано, что изображение выходного сигнала замкнутой импульсной системы определяется вы­ ражением

X(z,6)= (pfaG)G(z).

(2.г,б)

Обычно передаточная Функция замкнутой импульсной

системы (p(s.Js) и изоЛраже»гое выходного сигнала

G (sl)

представляет собою дробно-рациональные Функции перемен­ ной X :

Ф(г,е)

Р(*,ВУ.

С:'.67)

L(t)

 

 

7 г

П Ы - - & &

(2 .68)

9 '

R(3L)

 

Для нахождения

сигнала на выходе системы

х (iT+GT)

необходимо к выражению (2.6б) применить операцию обрат­

ного ?

а

- преобразования:

 

 

 

 

 

 

x (L T + g T )= zJ Y Ф М & ( * ) } '

(2.69)

По аналогии с системами непрерывного действия вы­ ходной сигнал импульсной системы при действии входного сигнала g,(t) может быть представлен в виде суммы пере­ ходной и установившейся составляющих:

x (l T+GTJ= хп(СТ+6Т)+х (iT+GTj.

(2.70)

Используя формулу обращения, можно получить следую­ щие выражения для составляющих выходного сигнала:

xn(LT+GT)=Y2%>bnг

ltpfa,G)£(а.}2

7

• (2.71)

*= i

н 1

J

 

x J l T+GT)^ X I

f(pfa6)G (z)zc j .

(2.72)

О

AW

Jl/(L

J

 

 

В формулах (2.71)

и (2 .7 2 )2 = 2 , 2

%

 

 

 

н

*

2 7 9 m

- полюсы пепедаточной

 

функции ф(%,6) ъ

 

31 -

полюсы изображения входного

сигнала

&(£.),

72


В том случае, когда полюсы функций tp(zrG) и G(z)

являются простыми, не равными нулю и не совпадающими друг с друг^ц, составляющие выходного сигнала могут быть определены по формулам:

т Р(% Q ) С-1 _ ,

 

 

(с T+ cTh И

2J

j f r

 

 

( г -та)

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

*

 

Q/AJ

 

С-1

С2-7Ц)

 

xt iiT~6T)-TZ

Ф М щ !

 

Л ,

 

#

 

*

 

 

 

 

 

 

где

L M

в

 

- производные

от

L(z) и R(zJ

по

st ,

вычисленные в

точках SL=3L

и Z=Jilr соответ-

ственно*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из (2.74) следует,

что установившаяся

составляю­

щая определяется

полюсами

Л к изображения

входного воз­

действия

Gfa),

а также

зависит от динамических

свойств

системы (на это указывает наличие в правой части урав­

нения множителя Ф (*„.<*)

. Для типовых воздействий

определение установившейся

составляющей

выполняется

сравнительно просто. Бели,

например,

y (t)= i(t) 1

то

изображение входного сигнала

. В этом

слу-

 

 

 

ot

/

 

 

чае

&(*) имеет один полг-з

JtH = 1 .

Используя форму­

лу

(2 .74), можно получить,

что

установившаяся реакция

на

единичный ступенчатый сигнал

определяется выражением

73


 

 

 

х^(СТ+6Т)= ф(4,6).

 

(2 .7 5 )

Рассмотрим далее переходную составляющую x^CT+GTj

при действии p(t) в виде единичного ступенчатого

сиг­

нала. В

этом случае

 

 

 

 

 

,

Д?

 

я-к

с-/

т

 

(2.76)

 

 

 

 

 

ZА

- Е

 

 

 

 

 

 

 

А* У IK K **-*)

 

 

Пусть передаточная функция ф(яр) имеет t

 

вещест­

венных полюсов

и

s пар комплексно-сопряженных полюсов.

Тогда,группируя

отдельно

члены, содержащие веществен­

ные и комплексные полюсы, можно записать

 

 

 

 

г

 

 

I г-5 р/Х'.е)

(2.77)

xn(iT+GT)=Yl

 

 

 

 

 

 

К*1

 

 

 

 

 

 

Сумму двух комплеконо-сопряженных полюсов можно

представить

в

виде

 

 

 

 

 

J*f

~и*р

 

 

 

 

2 *ZHp р е

*ре -f(cost*j*nf+casf-jeinf/fycos/,

где p

 

 

 

 

a if - фазовый угол

(2.78)

-

модуль полюсов,

^аргу­

мент).

 

 

 

 

 

 

 

 

Используя

тригонометрическую форму представления

комплексных чисел, из (2.77) можно получить следующее окончательное выражение:

74


 

 

 

 

 

(2.79)

 

zt r I ^

j Im ‘C0S^

 

где <pK

-

аргумент комплексного

числа

%-K~AK+jfiKt

 

 

 

 

 

<2.80)

 

 

 

н

 

Р(г*.<П

ш

-

аргумент

комплексного

числа

-туру.7. >

Т к

 

 

 

 

^ ( " v r / O f

 

%=

 

**?(**'<)■ (2 ‘81)

Формула (2.79) определяет переходную составляющую выходного сигнала в фиксированные моменты времени

t-LT*ST, Для выявления характера переходного процес­

са в любой интересующий нас момент времени необходимо изменять параметр 6 в пределах /"о,1_7 .

Первый член в правой части равенства (2 .79) соот­ ветствует вещественным полюсам передаточной функции

ф(%,б)» Поскольку для устойчивой системы fsLn/ < I то

при возрастании L абсолютная величина stl будет умень-

шаться. При этом возможны два случая.

I .

Если З.н положителен чполюс расположен на по­

ложительной части вещественной оси внутри единичного

75