Файл: Основы авиационной автоматики учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 136

Скачиваний: 0

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

•следнее же означает, что функция

Ф(г) не имеет полюсов (не

равна со)

вне

единичного круга.

Необходимость

доказана.

Достаточность. Дано: Ф (г) не имеет полюсов вне единично­

го круга. Требуется доказать, что

система

устойчива. Будем

предполагать,

что

Ф (z)

является

рациональной

функцией и

тем самым представляется в виде

(гп < а):

 

 

ф (г) =

М

" + ••• +

?>(>

/>я гм- " + - +

^ г - " =

 

 

ап2"Н-------h а0

 

----- +Ö 02“"

 

 

 

= d0+

ѵч

 

d,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=i

 

 

 

 

Ф (2 ) = со

при

 

z~l =

z~\,

т. е. при z — Zj.

 

 

По условию дано, ч то |гг|< 1 . Вычислим весовые коэффици­ енты системы. Для этого функцию F(s)= <2>(г) |г=і_і разложим в степенной ряд

F

— —

----- = ^ o + S

d,

1

 

 

/=.1

1—s s,

/ ft-0

Ч

 

;=i

Из последнего получаем величину весовых коэффициентов

=У — /г — 1, 2.........

/■=1

Ряд

Ѵ

ц . і

= Е

А

У

 

и=0

 

(=і

S:

ft=0

 

 

 

1

 

 

со

сходится, так как

S, =

1 и тем самым

—V - <С

>

 

 

Z;

 

 

I С И

Рассмотрим в виде

примеров устойчивость

ft-О

приведенных в

предыдущем параграфе замкнутых систем. Для первой системы

u .T z~ 1

 

 

Ф (z) = --------------------- иполюс передаточной функции z t= 1 —ң-Т.

1— (1 — pTJz“ 1

 

если \гл |<Д, т. е.

Система будет устойчива лишь в том случае,

— 1 < 4 — рР < Д . Из последнего

неравенства

следует условие

устойчивости этой системы

 

 

° 0 <

у ■

 

366


Известңо, что интегрирующее звено, охваченное обратной связью, для непрерывных систем устойчиво при любых коэффи­ циентах усиления. В случае же аналогичной дискретной систе­ мы существует уже критический коэффициент усиления, превы­ шение которого ведет к неустойчивое™. В этом, в частности, проявляется недостаток дискретных систем по сравнению с не­ прерывными.

Для структурной

схемы

радиодальномера

имеем Ф(г) =

= ----- :— -----------

.

Полюс

этой передаточной

функции

равен

1 + (р — 1) г -1

 

будет

устойчива,

если

|І — р |<

1,

или

2 j= 1 — IL. Система

 

— 1 < 1 —fj. < 1.

Из последних неравенств п

следует

условие

устойчивости системы

 

 

 

 

 

 

 

 

0 < [ л < 2 .

 

 

 

 

Для систем высокого порядка определение полюсов дискрет­

ной передаточной

функции

является

затруднительным.

Если

1-(- р

 

 

 

круга при

этом

положить г = -----—, то внешность единичного

1 — Р

преобразовании перейдет в правую полуплоскость, а внутрен­ ность единичного круга — в левую полуплоскость. Проведя за­

мену переменной z

— —

в передаточной функции

Ф(г), к

полученной функции

~1— Р

Рауса—

Ф(р)

можно применить критерий

Гурвнца. Этот метод, естественно, освобождает от необходи­ мости вычислять полюса передаточной функции Ф(г).

Продемонстрируем этот метод на приведенных выше приме­ рах. В первом случае имеем

Ф(г] р_

1 Л-Р

=

а ( 1 — р)

 

i - р

1 _ ( 1 _ а ) Ш Т

( 2 - а ) р + а

 

 

1 + Р

 

 

 

где а = [I Т. Критерий Турвица для

системы первого

порядка

состоит в том, что требуется положительность всех коэффици­

ентов знаменателя, т. е.

а =

0; 2 — а = 2 — р.7 > 0. Отсю­

да и получаем уже

известное

нам

условие

устойчивости

2

 

 

примера

рекомендуется

0 < р < ^ — . Вычисления для второго

провести самостоятельно.

367


§ 7.10. УСТАНОВИВШИЕСЯ РЕЖИМЫ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

2 -преобразование E(z) дискретной

последовательности сиг­

нала

рассогласования UJ выражается

зависимостью

 

X( z)

 

 

 

 

= 5(2)АЧг),

 

где

1 + W(z)

 

 

 

1

 

 

 

5(г) =

 

(7.50)

 

1 + W { z )

 

S(z)

 

 

 

является передаточной

функцией

ошибки.

В дальнейшем

нам

будет удобно записать

ее как функцию

аргумента г-1:

5(2)

= 5*(2->). Будем предполагать,

что замкнутая система

является устойчивой. В таком случае 5* (г-1) не

имеет полюсов

в окрестности точки 2 =

1 , следовательно, разлагается в бес­

конечный ряд Тейлора

 

 

5(г) = 5 * (2 -і) =

50*(1) + у5*П )(1)(г-

1 - 1 ) +

со

+ ^ S'W (1) (z -‘ - 1,2 + • • • = X 5 , (1 - 2 -4* .

о

5 _ 5*(*)(1)(- І ) *

(7.51)

'/г!

Подставляя последнее в (7.50), получаем

Е (Z) = 50 * (г) + 5, (1 - 2 - 1) А' (г) + • • ■+ 5* (1 - г - :1)»X (2) +

На основании правила разности получаем

Iе*) =-М-**) + 5і (Лх*! + 52і д2**1 н

или

 

4 = S0x s

I

+

I Z

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая,

что ~

*k = 1^- Х ^ ^ \

, на

отрезке Г(k — \)Т, Т]

получаем

 

Tk

\

dtr /ср

 

 

 

е* =

$охк+

(S\T) х ср‘

(5272)хср + ■• •

(7.52)

 

Формула

(7.52)

и

представляет

собой

основное

соотношение

для расчета установившегося режима. Как видно, она является аналогом соответствующей формулы с коэффициентами ошибок для непрерывных систем, так что коэффициенты 5 0, 5,7’, 5 27’2, ...

уместно также называть коэффициентами ошибок дискретных систем.

368



Рассмотрим пример. Требуется вычислить установившуюся ошибку системы (см. рис. 7.17), если на ее вход поступает сиг­ нал x(t) at2. В данном случае имеем

 

 

1 - г - 1

 

 

1 —(1 -

 

 

1 - 2 - 1

 

 

1 - 2 - 1

 

hT - H I - hT K I - z- 1 ) ■

Коэффициенты So,

и

будем вычислять не по формулам

(7.51), что громоздко, а методом неопределенных коэффициен­

тов. Приравнивая множители при равных степенях

(1— z ' 1)

 

 

(1 -2-') = [рГ+(l-^Xl-z-1)][5о+ ^(1 -Z-1) +

 

 

+ *^г(*—z~1)2-)-•••],

 

получаем

 

р .7'6’0

=

0 ;

 

^ 5 ,

+

(1 ~V.T)S0 = 1;

 

p 7 \ S 2 + ( I - p 7 ) S 3 = 0;

р*

 

 

Р

Учитывая, что на k-том шагу среднее значение первой про-

а среднее значение

второй производной

постоянно и

равно

2 а,

получаем

 

 

 

 

 

k =

a(2k — 1) +

г

* 2а.

 

 

Система называется

астатичной г-того порядка, если

первые

ее

г коэффициентов ошибок равны 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

( 7 . 5 3 )

Первые г коэффициентов будут равны 0, если передаточная функция S(z) содержит множителем (Г— г -1 или, что тож е самое, W(z) содержит знаменателем (1 —г -1 )г.

Если применен фиксатор, то W(z) = ( 1—z ~l ) WH(z). Следо­

вательно, W a(z) должна содержать множителем

— :--------- ,

 

( 1 _ г - 1 ) Г + 1

т. е. передаточная функция объекта должна

иметь вид:

Wo(Р )= ---- W(p).

 

r>

 

р

 

24. И зд . № 5312