Файл: Кулесский, Р. А. электропривод постоянного тока с цифровым управлением.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 127

Скачиваний: 0

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

где

 

 

 

 

-и27 Ѵ -2оѵ (А -+ 1) _

,

A { v , т, /г):

UV

 

27V

1

2

^~Г

 

 

 

 

 

Зиѵ7Ѵ (/г2 + к) +

2D2 Г;

 

 

k =

Q,

I,

2...;

/г7’,.< т < (/г +

l) 7'r.

 

Учитывая,

что

для

обобщенной помехи r(t) период

77= v/| VI, получаем:

 

 

 

 

 

 

А(ѵ, т,

/г)=

- у 1 ~—■ѵхѵ (/^ —(—0,5) —|—

 

 

 

 

3 (/г2 + /г) + 2

..3

 

(2-83)

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Согласно

(2-83)

А (т)

представляет

собой

функцию,

состоящую из периодически повторяющихся отрезков парабол, обращенных выпуклостью вниз. При этом пе­

риод А (т)

является переменным и зависит от величи­

ны V. Тем самым при одном и том же значении х изме­

нению |и|

в интервале [1—а, 1] соответствует изменение

значений k. Разбивая область значений т на ряд под­ областей, характеризующихся значениями Тгыі<^іт< <7ѴМ(І+ 1), где (' = 0, 1, 2 Тгм = ѵ, в которых А (ѵ, т, /г) непрерывна во всем интервале значений ѵ, получаем окончательные выражения для К,-г(х), представленные в табл. 2-2. Для случая а = 0, ѵ= 1

Krr(x) = (п+ 1—т)2/2+ (т—/г) /2—5/12

(2-84)

и совпадает с приведенным для этого случая выраже­ нием в [Л. 33].

Согласно формул табл. 2-2 обобщенная помеха R(t) является стационарным случайным сигналом с диспер­

сией, равной

KRR(0) = о2/12. Ансамбль

помех n(t), где

і = 1, 2

соответствует ансамблю

входных сигналов

квантователя

ш,-(£), где і = 1, 2, ..., I.

Для дальнейшего

исследования представляет интерес их взаимная корре­ ляционная функция

Krw {t,

Т) — Jj Г V+

^) Ш(* +

у1+

Т) f

^ d0 dl]'

(2‘85)

где

V V]

 

 

 

 

 

 

а у ( ^ 4 - 7 ] + т ) =

|o | ( f +

T +

ii)-

sign V =

 

 

 

=

W(t)U~l ;

 

 

г(/ + г|)

определяется по

(2-77).

 

 

 

91


Корреляционная функция оэобщенной помехи

Запишем

(2-85)

с учетом выражений для /'(/)

и w(l):

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

К г г о

т) =

j

< fo |j[t» (* + T ) ) -

kv] V {t +

т +

Ц) - ^ r - dl] +

 

тг

М

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

j [V (і -

-Iч) --

( Н

- 1) V] о (t + Т + 7,) - ±

- d u } -

 

 

 

 

(/ +

х) (2-,7.)

ѵ +

 

 

(2-86)

при

(/г +

1)

Т г 1\ k T r ^ t < ( k

 

/е = 0,

1,

2

С =

+ \ ) T r-

Осуществляя интегрирование (2-86) по г) и а, полу­ чаем:

 

 

 

Kno(l)=Krr( т).

 

(2-87)

Таким

образом, /С™(0

определяется

формулами

табл. 2-2 при замене т на А

 

 

 

Пример

2-4.

Определим /<Гг(т) при условии,

что

ст=1, а=0,7,

U2 = 1.

Задавая

соответствующие

значения k и

5,

по формулам

табл.

2-2 определяем:

 

 

 

0г=:т'<і1; s = 1, формула 2;

Krf (т') =0,232 (т')2+0,325т' + 0,0833;

1 ^ т'< 2 ; s = 2; /е=1; формула 3;

/(rr(т') = 0,232(т')2 + 1 ,04т'—0,75/тЧ-! ,51;

2=^т'<3; s=3; /г=2; формула 3;

Кгг(х') = 0,232 (т')2 + 1 ,75т'—3,57/т' + 4,37;

3^х'<3,ЗІЗ; 5= 4; /г = 3; формула 4;

Кгт(т') = 0,232 (т')2 + 2,46т'—40/т'+8,65;

3,33г£т'<4; s = 4; fe= 3; формула 5;

Кгт(т') =0,232 (т')2 + 2,4т'—9,3/т'+8,323.

Аналогично этому производятся вычисления и дальше. График Агт(т') представлен на рис. 2-21 (кривая 1).

Пользоваться формулами табл. 2-2 целесообразно при выполнении точных расчетов с использованием циф­ ровых вычислительных машин. Для приближенного

93


синтеза может оказаться более удобным упрощенный подход, при котором учитывается влияние на потери в двигателе лишь первой гармоники частотного спектра регулярных помех.

Рис. 2-21.

Корреляционные

функции обобщенном

помехи

при

вычислении по

точном (У)

II

приближенной

(2)

форму-

іа м.

Разлагая пилообразную функцию (2-75) в ряд Фурье и ограничиваясь первым членом в этом разложении, представим г(1) следующим приближенным выраже­ нием:

 

г O'+

7l) = -^r sin ш(t -f- 7)) sign u,

 

 

(2-88)

 

2- |£»:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где CD=Z——;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ] и

V— случайные

величины с

законами

распределе­

ния (2-80).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как /'(/)

периодична,

то,

подобно предыдущему,

при

вычислении

корреляционной

 

функции

принимаем

£ = 0.

Представляем

корреляционную функцию

выраже­

ниями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KrrW =

Jf(ü)/»dö;

 

 

(2-89)

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

! v =

■i

г{щ)г (T] +

-S) d-r\.

 

 

(2-90)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя /(іД

и r(r\) из (2-80) и (2-88)

в (2-90),

после вычислений получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ «

=

COSCO-.

 

 

 

(2-91)

Далее, подставляя (2-91) в (2-89), после преобразо­

ваний находим искомое выражение Кп-(т ):

 

 

 

 

V2

sin шЧ

V2 (1 — а

) sin со' ( ! — а )

т

(2-92)

 

Кгг(Д= 2л2я

соЧ

 

2тс2д

со' (1 ■— а ) т

 

где ш'= 2п/ѵ.

94


Вычисление т) по (2-92) существенно проще, чем по формулам табл. 2-2. Однако по сравнению с послед­ ними в значениидисперсии K H R (0), равной согласно

(2-92) а2/20, погрешность значительна. Для сравнения кривых /Сп-(т) на рис. 2-21 нанесена кривая 2, построен­ ная по (2-92)' при ѵ=1 и а = 0,7. Сопоставление кривых корреляционных функций показывает, что они совпа­ дают достаточно хорошо.

Выражение (2-92) удобно и при вычислении функции

спектральной плотности Srr(w). Если подставить

(2-92)

в формулу для спектральной плотности

 

 

 

 

СО

 

(2-93)

Srг (со ) =

- ? -

J К гг ( т )

C O S C O T СІТ

и учесть, что

 

 

 

 

 

С cos лхsin/х j

__f -д-

при УД> г,

 

\

п

а х ~ ) , :

. .

 

п

 

 

. О

при t О г,

 

 

 

(-1

 

 

то можно получить

 

 

 

 

Srr И =

4гЛі

при -^ (1 — а)

(2-94)

°

при -^-(1 - а ) > ш > - ^ .

1

 

 

 

 

Переходя к абсолютным единицам согласно (2-73), преобразуем (2-94):

при <ш

4п 3Д£/

(2-95)

опри

В(2-95) спектральная плотность представляется в абсолютных единицах и равна S/?/?(u>) = [/" Sn-(co).

Пример 2-5. Определим спектр обобщенной .помехи, связанной с квантованием полезного входного сигнала следящего электропри­

вода, при следующих исходных данных:

<т=0,0125 м.

Уг=0,2 м • с_ |; (У, =0,01 м -с -1;

По формуле (2-05) вычисляем:

 

(0.0125)3

8'10 8 м3-с;

SRRН = 4*3 (0,2 — 0,01) =

6,28-‘ <сй<126 с-1.

95


2-7. РАСЧЕТНАЯ СХЕМ А ПРИ СТАТИСТИЧЕСКОМ ПОД ХОД Е

Как следует из (2-87) и формул табл. 2-2, взаим­ ная корреляционная функция /\™(0 является убываю­ щей функцией времени. В связи с этим через некоторое время /гр, которое назовем граничным, с момента начала

действия входного сигнала

квантователя

W{t)

помеху

R{t)

можно

считать

некоррелированной

с

W(t).

Так

если

определять

t rp

из

условия,

что

 

при

t ^ t rp

K r w ( t ) ^ 0

, 1

/ \ „ Ü (0')

. то по формулам табл.

2-2

можно

 

 

 

 

 

построить зависимость 7Гр = ’ф ( а ) , пока­

 

 

 

 

 

зывающую, через какое время после

 

 

 

 

 

начала действия W(t) обобщенную по­

 

 

 

 

 

меху R(t)

можно считать практически

 

 

 

 

 

некоррелированной с W(l). Такая за­

 

 

 

 

 

висимость приведена на рис. 2-22. Ома

 

 

 

 

 

показывает, что значения t,v сравни­

 

 

 

 

 

тельно невелики и

ими

можно прене­

 

 

 

 

 

бречь, так как рассматривается неог­

 

 

 

 

 

раниченно долгое действие 1W{t). Итак,

 

 

 

 

 

будем считать помеху R{t)

некоррели­

 

 

 

 

 

рованной с \V(t). Тогда корреляцион­

 

 

 

 

 

ная функция выходного сигнала кван­

 

 

 

 

 

тователя будет равна сумме /<№10(т) и

Рмс. 2-22, График

Кп-(т).

 

безынерционный

сумми-

функции

/,.р

(а).

Построим

 

 

 

 

 

рующий элемент сигналов W(t)

и R(t)

независимым

от

(рис.

2-23,а),

где

R(t)

генерируется

 

источником.

В

силу этой

не­

зависимости корреляционная функция Кии (т) =Kww{r) + + Л гг(т) равна корреляционной функции выходного, сиг­

нала квантователя. Тем самым структурную схему рис. 2-23,а можно считать эквивалентной амплитудному квантователю по математическому ожиданию и корре­ ляционной функции. Для решения большинства задач управления эквивалентности нелинейной и линеаризован­ ной характеристик по этим двум показателям бывает достаточно.

Схема рис. 2-23,а справедлива и при других типах входных случайных сигналов квантователя [Л. 26], одна­ ко эти последние не имеют места в практике промыш­ ленного электропривода постоянного тока. Эквивалент­ ная схема квантователя может быть использована для линеаризации исходной структурной схемы электропри­ вода с цифровым управлением (см. рис. 2-1,а). Заменяя

96