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
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 |
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