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

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

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

лГ

%+ъ ttyfi&ê^ір

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 + гѲ(гЛ2к+

/ ) - 4 ф +

/)ѵг7,

іѵ,

= - R ( ^ ^ ( 2 « *

<)ßS4к(К+

 

/)VS'&](2.31)

78