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
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 |
|
|
|
|
||
|
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 |
||
-тур— у.— 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