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

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

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 •

-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

- 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 аС(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+

тегХ0Ср)_ 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