Файл: Кузьмин Э.А. Гармонический анализ динамических систем учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.07.2024
Просмотров: 150
Скачиваний: 0
71
Рис. 2.7.
Рис. 2.9.
По значениям |
сро |
для конкретных частот |
со |
определя |
||||||
ются с помощью графика рис. 2.7 |
значения |
<pt |
для |
тех же |
||||||
частот. Эти данные дают |
возможность |
построить |
график fy(cô) |
|||||||
(рис. 2.9). |
С помощью графиков рис. |
2.6 |
точно |
так |
же можно |
|||||
, определить кривые |
е ^ , . , |
С°^> |
• На рис. 2.9 |
нанесен гра |
||||||
ф и ^ , |
lg |
4)CcS) |
= |
20 |
lp |
Й.С^ |
' |
T-K-^J |
||
При необходимости можно провести анализ удельного веса выс |
||||||||||
ших гармоник |
при |
заданной |
линейной |
части. |
|
|
||||
Подводя итог проведенному исследованию, обратим внимание |
||||||||||
на то, что путем правильного подбора WCp)= |
|
и V/.Cfi) |
||||||||
можно обеопечить в известной степени автономность частотных |
||||||||||
характеристик |
корректирующего устройства. |
|
|
|||||||
Перейдем к рассмотрению спектрального состава выходного |
||||||||||
сигнала у(0 |
|
устройства, |
схема |
которого |
показана |
на рис.2.1, |
||||
для случая, |
когда |
на вход подан |
сигнал |
x{rf)"Si.n со t |
Для этого устройства форма выходного сигнала более су щественно зависит от вида передаточных функций ЩСр)ъ. VJ^Cp) , Поэтому такой общий расчет, как был проведен выше, здесь не возможен: нужно каждый раз задаваться передаточными функциями линейных звеньев.
Для анализа остановимся на линейных звеньях первого поряд ка и выберем в качестве линейных цепей обеих ветвей звенья, имеющие передаточные функции:
т . е . рассмотрим схему, имеющую вид, показанный на рис. 2.10.
73
M |
t+T,p |
i |
|
xStncot |
|
JL |
|
|
X |
||
p |
t*%p |
\ |
|
Рис. |
2.10. |
|
|
• Обращаясь к формуле (2.7), дащей выражение да» изобра жения Y(p) при синусоидальном входном сигнале, для выбран ных передаточных функций получим:
ті+ ЪР
т |
т |
ff |
|
|
'* ^Щр w |
Pé лГ |
%+ъ ttyfi&ê^ір-л |
рЩ) |
|
Прежде |
чем проводить анализ спектрального состава сигна |
||
ла yfl) |
, заметим, |
что для нечетных гармоник, |
составляю |
щих его, |
g'jU£=r- / |
. Поэтому в составе изображения Уф) |
можно выделить постоянные сомножители, величина которых опре
деляется |
только свойствами линейных цепей и частотой входного |
||
сигнала |
и остается |
постоянной для всех |
гармоник: |
М(т) |
- X |
(2.23) |
|
|
|||
|
|
|
T=ff (2.24) |
Поэтому |
|
|
|
Y ( p ) |
- h%P |
fr*? + |
M(T)177^U0^p.%p^ |
74
Переходя с помощью формулы |
(1.6) |
к коэффициентам разло |
|
жения в ряд Фурье функции |
J/ft) |
, |
получим: |
а) для слагаемого ^ |
'^- |
f °* |
s |
все остальные гармоники равны нулю; б) для двух других слагаемых
где Ъ'^ЪГ' |
Т^гТ%Г |
%*т?%- |
(2'26) |
Для первой гармоники полные коэффициенты Фурье равны:
<*,* я'+а,": > |
4 - |
6 , ' + ь " . - |
Для остальных гармоник |
|
|
/f |
і |
if |
Производя соответствующие преобразования выражения (2.26), можно получить окончательные значения искомых коэффициентов. Очевидно, что они являются функциями пяти переменных: текущей частоты со и четырех постоянных времени линейных звеньев.
75
Поэтому анализ их величины в общем виде проводить затрудни тельно .
Рассматриваемые псевдолинейные корректирующие устройства (рис. 2,10) требуют более конкретного подхода, а анализ чаототных свойств и возможностей устройств - подробного и де тального исследования, представляющего самостоятельный инте
рес. |
|
|
|
t |
|
|
|
§ 2.4. |
Пример исследования частотных свойств |
У |
|
||
|
|
|
псевдолинейного корректирующего |
|
|
|
|
|
|
устройства |
|
|
|
|
Рассмотрим более детально методику исследования частотных |
|||||
свойств псевдолинейяого корректирующего устройства, |
показанно |
|||||
го на рис. 2.10 для одного частного случая, когда 7£= 7^-0 |
, |
|||||
т . е . |
когда |
в |
цепи модуля стоит идеальное форсирующее |
звено, |
а |
|
в цепи реле |
- |
апериодическое |
звено. Кроме того, положим С= I , |
|||
так |
как по уровню выходного |
сигнала реле устройство |
линейно. |
|
||
|
В этом случае коэффициенты Фурье разложения выходного |
|
||||
сигнала fyfO будут иметь следующий вид: |
|
|
(2.27)
К = 0,1,2, После преобразований получим для первой гармоники
(2.28)
т
76 |
f ь> г |
Остановимся на изучении свойств первой гармоники в зави симости от частоты входного сигнала и постоянных времени ли нейных звеньев. Для этого удобно ввести безразмерные пере менные :
Выражения для коэффициентов Фурье первой гармоники в этих переменных будут иметь вид:
о.
А = /_ |
|
* |
/-e'f |
^(г + ѳ) |
|
|||
Обозначая |
jf |
|
gv |
J |
л ^ |
= |
Z?(V) |
, получим: |
|
|
/ у |
|
/V 4 VJ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.29) |
Так как устройство по амплитуде |
$ входного сигнала ли |
|||||||
нейно и ^7 = I |
в |
рассматриваемых |
задачах, |
по формулам (2.29) |
можно найти эквивалентные частотные характеристики по первой гармонике :
По формулам (2.30) можно построить графики гквивалентных амплитудной \ \ ^ ( ^ ) и фазовой Щ(^) характеристик коррек тирующего устройства для безразмерной частоты Ѵ= CJ?V
77
рассматривая |
Ѳ |
как параметр. |
|
|
Перед тем, как выполнить этот расчет, рассмотрим коэф |
||||
фициенты Q1 |
и 6f |
для предельного случая: |
^ |
=0 |
Если 7^ = 0 |
, Of=&V=<^>Tf , 6у = / |
, |
т . е . квази |
линейное корректирующее устройствопо своим свойствам экви
валентно |
форсирующему звену, стоящему в цепи модуля. Этот вы |
||||
вод является очевидным для любого по форме периодического |
|||||
сигнала, что следует непосредственно из формулы (2.7): при |
|||||
отсутствии полюсов у передаточных функций |
Wt(p) |
и W£(p) |
|||
устройство в целом эквивалентно линейной цепи. |
|
||||
Графики эквивалентных логарифмических частотных харак |
|||||
теристик |
корректирующего устройства |
для различных |
Ѳ = ^Р- |
||
приведены |
на рис. 2 . I I и 2.12. |
Форма |
их весьма необычна и |
||
существенно отличается от частотных характеристик линейных |
|||||
звеньев. |
|
|
|
|
|
Из приведенного семейства, определяемого параметром |
|||||
&=ïçr- , |
можно выбрать частотные характеристики, |
удовлѳтворя- |
|||
пцие различным требованиям к форме. |
|
|
|
||
Для того, чтобы выяснить |
возможность |
использования их |
для коррекции частотных свойств системы, необходимо провести анализ высших гармоник спектра выходного сигнала. Обращаясь к формулам (2.27), получим в безразмерных переменных выраже
ния для |
коэффициентов |
и 4 t w |
высших |
гармоник: |
||
о г к н |
= - |
R(^[i* |
Ѳ + 2ѵгѲ(гЛ2к+ |
/ ) - 4 ф + |
/)ѵг7, |
|
іѵ, |
= - R ( ^ ^ ( 2 « * |
<)ßS4к(К+ |
|
/)VS'&](2.31) |
78