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: 146
Скачиваний: 0
представления этого сигнала. Поэтому найдем математическое описание в области изображений. Используя формулу овѳртки в комплексной области, получим изображение для
' Ш*^/хсъки(р-ъа*л |
(1.26) |
|
где Кф)^//Л?0] |
- |
|
. Стационарная часть имеет . уравнение вида:
Y(p) = *9WQùUQù • |
(І-27) |
|
Так как уравнение (1.27) очевидно, остановимся на изуче |
||
нии процесса образования сигнала |
tl{fy на выходе множитель |
|
ного звена. |
|
|
Так как задача заключается |
в определении |
установившихся |
периодических процессов, вводя представление изображений сиг налов с помощью образующих, получим для (1.26):
Так как для реально существующих сигналов форма под ынтегральной функции такова, что позволяет производить до полнение прямой интегрирования полуокружностью бесконечного радиуса в левой или правой полуплоскости, интеграл (1.28) может быть решен с помощью теоремы вычетов.
Решая его в левой полуплоскости, получим:
30
где |
=у у?- К |
- полюсы входного сигнала Х(р) |
|
Решение интеграла в правой полуплоскости приюдит к вы |
|
ражению аналогичного |
вида: |
где |
р+ j-g К - полюсы изображения |
периодического коэф |
|
фициента передачи |
d?(ß) |
Следовательно, в общем случае описание выходного сигнала периодического коэффициента производится с помощью бесконеч ной суммы (1.29) или (1.30). Упрощение выражения для U(p) , очевидно, может быть достигнуто, если периодический коэффици ент (или входной сигнал) имеет в области изображений конечное число полюсов. Например, если периодический коэффициент 2?(£)
изменяется |
по гармоническому закону: эе(і)= Jin(y?+sp) , то |
||
г |
р V со |
° |
р * со |
Подставляя |
£?0(р) |
в (1.30), |
получим: |
+ s j z ^ j ç ^ / a ) |
. |
(I.3I) |
Формула (1.31) хорошо известна и справедлива, вообще го—
' 31
воря, для |
произвольной формы [ з / ] |
|
|
|||
|
Замкнутая форма записи |
сигнала |
U(p) |
для произвольно |
||
го |
входного |
периодического |
сигнала |
может быть |
получена |
также |
и |
в случае, |
когда изображения |
|
имеют |
бес |
численное количество полюсов, т . е . когда сигналы не выража ются совокупностью конечного числа гармонических составляю щих. Однако.это возможно, если наложить ограничения на соот
ношение |
периода |
сигнала Т |
и периода |
изменения коэффициен |
та Ѳ |
. Для |
того, чтобы |
выяснить эти |
возможности, рассмот |
рим частные случаи, которые позволят сформулировать общую ме
тодику |
исследования. |
|
|
|
|
||
I . |
Периоды |
сигнала и коэффициента |
одинаковы |
( 7*-<f? |
) |
||
Так как |
обычно бывает |
задана форма |
коэффициента SE {О |
; |
|||
в основу дальнейшего исследования положим формулу |
(1.30), счи |
||||||
тая X |
Cfy |
периодическим |
сигналом произвольной |
формы. |
|
||
Так как |
при |
Ѳ - Т |
|
|
|
|
формулу (1.30) можно переписать в виде:
^ З ^ ^ Г ^ ^ ^ ^ Л К ^ - Л І (1.32)
где Лл =p+j£?K.
Отокда следует, что в общем случае выходной сигнал мно жительного звена имеет тот же самый период Т и образукщую, изображение которой равно
32
tCfà-Ktà'£zXeMsr.û>-*J. |
|
(1.33) |
|
||||||
Выражение для образующей |
U0(p) может быть получено |
и |
|||||||
из формулы (1.29): |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
+ £fX/**)a:4>'3*X |
|
• (1.34) |
||||
где |
Ях |
*у fr /С |
- полюсы входного |
сигнала. |
|
|
|||
Для того, |
чтобы определить |
изображение |
U^(fi) |
в |
|
||||
замкнутой форме, рассмотрим периодические коэффициенты se |
О). |
||||||||
изображение |
образующих |
которых можно представить |
в виде: |
|
|||||
|
|
%0û>) = £xjp)e-pr |
|
|
(1.35) |
|
|||
|
|
|
«•"»/ |
|
|
|
|
|
|
Формула |
(1.35) объединяет |
такие коэффициенты |
х(і} |
|
, |
||||
образующие которых получаются смещением функций только на |
|
||||||||
период. Частным случаем являются коэффициенты 3£(ty |
t не |
||||||||
имеющие на периоде особых точек |
(разрывов, изломов). Подстав |
||||||||
ляя (1.35) |
в (1.34) и учитывая, |
что |
|
|
|
|
получим:
- K b H r l * * < |
I - 3 |
6 ) |
' |
Общим приемом решения бесконечной |
суммы вида |
(1.36) |
|
является переход к интегралу свертки. |
Этот прием ухе ис- |
||
3 Зак. 161р. |
|
• 3 |
3 |
пользовался в § 1.2. Сумму
Afc-oo
можно рассматривать как результат решения интеграла
С
в левой полуплоскости по полюсам Д^, =j |
К |
|
: |
(1.37) |
|||||
|
Интеграл |
-ЗСр^ |
может быть решен также |
и в |
правой |
||||
полуплоскости по |
полюсам функции аС0І (р-Л) |
, |
которых по |
||||||
определению конечное число. Поэтому |
|
|
|
|
|||||
|
Ур) - |
- |
JlX/ti |
Ы**[*оі<Р-Ъ]> |
(1.38) |
||||
где - |
(j |
- число простых полюсов |
функции 3fol |
Cß~S^ |
|||||
|
Точно так же можно определить сумму в замкнутой форме, |
||||||||
если |
дв0Ср} |
имеет кратные полюсы. |
|
|
|
|
|||
|
Пример 1.7. |
|
Рассмотрим преобразование изображения перио |
||||||
дического |
сигнала |
xft) |
коэффициентом |
передачи |
эе(і^) |
||||
имеющим пилообразный характер изменения |
(рис. |
1.15). |
|
||||||
|
|
|
|
|
В этом |
случае |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
/-в |
-рТ |
Р |
|
|
|
|
|
^РУ-у |
|
|||
|
|
|
|
|
• Подставляя |
S60(p) в |
^(1.36),'получим:
Для решения сумм составляем интегралы:
решение которых в левой полуплоскости дает соответствупциѳ бесконечные суммы в выражении для UQ (р) . Решая эти ин тегралы в правой полуплоскости, получим:
Поэтому изображение образующей выходного процесса и(і) |
по |
||||
лучим в виде: |
|
/ |
|
|
|
г ; л у / / - д - Л Х/р)0-ер7)-тХ(о)ерГ |
|
т^тХ0(р) |
|||
*-X'fà+ |
те-»гХ0Ср)_ TëpTXJp) _ |
Y%\ |
|||
Зная общий закон преобразования |
периодичеокого сигнала, |
||||
можно найти конкретную реакцию рассматриваемой |
динамичеокой |
||||
цепи на заданный входной сигнал. |
Jc£é) |
|
|
||
Пример 1,8. |
Пусть входной сигнал |
имеет |
фор |
||
му, показанную |
на |
рис. I . I 5 , т . е . совпадает по |
форме |
о seft). |
|
В этом случае |
имеем |
|
|
|
3* |
. |
35 |
|
= |
4(г |
- 2е->-т- |
£Ге"тр- |
|
|
|
|
|
|||||||
Полученное |
выражение действительно |
является |
изображением об- |
|||||||||||||
разущей 3?0(t) = t Z |
(O^t^T^ |
|
|
(см.пример 1.6). |
|
|||||||||||
|
Следовательно, если изображение образущей периоди |
|||||||||||||||
ческого |
коэффициента |
таково, что в состав его входят |
функ- |
|||||||||||||
дни вида |
8 |
, |
используя |
периодичность |
этих функций, |
|||||||||||
можно преобразовать |
выражение для |
U0(p) |
|
и, в конечном |
||||||||||||
очете, |
получить его в замкнутой форме. Целесообразность вы |
|||||||||||||||
носа |
(экспоненциальных |
функций |
из-под |
знака |
бесконечной сум |
|||||||||||
мы объясняется |
тем, |
что при переходе к интегралу свертки |
||||||||||||||
они могут привести к особенностям на бесконечности, что |
||||||||||||||||
затрудняет |
решение |
интеграла. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
П. Период коэффициента |
Ѳ |
кратен периоду |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
сигнала Т ( Ѳ-П Т ). |
|
|
|
|
|||||||
|
Если периоды |
Ѳ |
и Т |
связаны |
соотношением Ѳ- П 7rt |
|||||||||||
решение |
совпадает с рассмотренным |
выше, так как при наличии |
||||||||||||||
в составе 3?0{р) |
|
функций |
6 Ѳ? |
|
они могут |
быть вынесе |
||||||||||
ны sa знак бесконечной суммы (1.33) |
или (1.34). Методика |
|||||||||||||||
может быть |
применена |
и в тон случае, |
если |
коэффициент |
пере |
|||||||||||
дачи |
аб^О |
имеет |
внутри |
своего |
периода |
Ѳ |
особенности |
|||||||||
tiaa разрыв, точка излома. Необходимо лишь, |
чтобы эти осо |
|||||||||||||||
бенности приводили к появлению в составе |
3?о (р) |
пока- |
||||||||||||||
вательвых функций |
вида |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Обращаясь к общей формуле расчета |
У(р) |
(1.29), |
полу |
||||||||||||
чим при |
|
Ѳ - П У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36