Файл: Батяев, Б. Г. Исследование надежности и точности линейных систем автоматического управления.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 105

Скачиваний: 0

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

85

разное нулю, находим

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

1

^

 

 

Л

Ay ,

-%-Ат)

J у •если

Ч'п &siif nX

 

Н

 

 

J z‘

(6.58)

 

 

 

 

 

а

К-

•: ,если

Ы у п

- ^

J

аС'(Т)

А

fb i Ы ^ п 2 _ Jij

 

J -7

'

 

d'

 

*

d i /

’ еоли

^ Т 1 ® =

J

 

*

 

 

^ ■ (T ) =

 

 

 

 

(6 .5 9 )

л:

 

 

_

л

 

 

 

г А т )

X

 

• если

'-fy * $ i s$

n Щ ‘Яу

 

J - r

 

 

'

 

При-условии, что у { т ) = о

формулы (6 .5 3 ) и (6 .5 5 )

можно записать

в следующем виде

 

 

 

 

 

п.

 

 

к.

 

 

Z

*<

Z

*i

 

 

 

 

г -1

 

(6 .6 0 )

 

«С'(Г )

Я '17*)

 

 

Z

i *

i

 

Л ^

!

 

г=/

 

 

 

(6 .6 1 )

 

 

 

 

 

 

Z U i l

 

к

М

 

 

i »/

 

 

 

 

 

 

Если |<^'(т)| = |я"(т)|

»

т0

23

формул ( 6 .5 6 ), (6 .5 7 )

и (6 .6 1 )

следует

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12tI = U i i

и

z

l Z i! =

ZZ l * i l

(6 ‘ 62)

 

 

 

 

 

l

 


86

Переходим к выводу формулы для оценки функции надежности линейной управляемой системы.

Будем считать, что линейная управляемая система работает ис­

правно, если случайная функция y ( t )

находится

в

области

SO

(фа­

зового пространства в промежутке времени [ о , т ]

 

 

 

 

При этом условии функция надежности

Р (Т ) выражается формулой

Р(т) =Р{^'(Т) « y i t u , c ' ( T ) ; .

o - b t i т } .

 

 

(6 .6 3 )

Подставляя

в

форгдуду

(6 .6 3 )

вместо

^ ( £ ) ее

значение из

(6 .1 7 ),

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р ( т ) = р { 0б '( т ) « у (с ) +

 

*

А ( т ) ; о

 

1

(6 .6 4 )

*’=У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р ( т ) = p

{ ei ' ( r ) - y ( t ) 4

 

V i f i ( t ) 4 , o C "(т) - у ( * ) ; 0 6 f ‘ Г} . (6.65)

 

 

 

i-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из формул

(6 .2 0 ) и (6 .6 5 )

следует,

что

 

 

 

 

 

 

Р(Т)= P { v C ' ( T ) - g ( t ) 4

 

 

 

 

 

 

tr}.

(6.66)

Учитывая формулу (6 .6 6 ) и неравенство ( 6 .4 2 ),

находим оценку функ­

ции надежности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р (Т ) = Р

5u/i [eC '(7)-y(t)]

*

j ( t )

in } [А т

 

 

 

 

-.(6.67)

-0 4 *‘ Т

 

 

 

 

O i f i T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На основании

(6 .4 4 )

ж (6 .6 7 )

имеем

 

 

 

 

 

 

 

Р(т)

шр ^ Ч т ) -

у ( г ) *

у (*) 4 <C*(T)- f i r ) ;

O i t

n

} .

(6 .6 8 )

Если область

Ю

фазового пространства

фиксирована,

то неравен'

стзу (6 .4 4 )

соответствует

некоторая область

W

в

К

- мерном


87

пространстве, которая определяется неравенствами

 

 

 

 

 

А ( Т ) £ V, ^ / , ' ( т)

 

 

 

 

 

 

 

 

/ г{т) i V*ifil(r)

 

 

(6.69)

 

 

 

 

А ' ( т )

* v * £Х с г ) .

 

 

 

Так как данная область

V

является выпуклой,

то координаты лю­

бой ее точки определяются формулой

 

 

 

 

 

 

г *

* д 1 ^

,>+ л г ^/2>+

. . . + л

Л/^

/" )/

 

(6 .7 0 )

ы

- есть

%

-

я координата

m

- ой экстремальной

точки,

где V--

 

 

 

 

 

/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m*i

 

 

( i = fA

h

N ~Z K -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая

(6 .6 8 )

и ( 6 .6 9 ) , функцию надежности можно представить в

. следующем ввде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р(т) = р{сс'(т) - y(T) £ ytt) 4*c"(T) - у if); o±t±r} =

= p { $ (T )t V,<:J>“(T),Jbl(T)

V i * j £ ( T ) , J b i ( T H

V* 4

j x"(T)} .

(6 .7 1 )

Выражая функцию надежности через

совместную плотность распределения

вероятностей

случайных величин

V ,, у а , . . . ,

V *

, получаем

 

 

/ ( г ) ф ) £ с г )

 

 

 

 

 

 

 

Р ( Т )

= |

|

• •

 

 

 

 

г * )

dv> </%... J i b .

(6 .7 2 )

 

/(т)Л'^г) / '(г)

 

 

 

 

 

 

 

 

Если случайные* величины

V, , У г

,

f

V к

распределены по нормаль­

ному закону, то

их совместная плотность распределения вероятностей

выражается формулой

 

 

 

 

р ц , р - г , . . . ,

глЛ) = .

 

Г

Л

„ г 1

 

■txfk f i z # ] - (6 .7 3 )

 

(**)

ПА


88

где 0~i - среднее квадратическое отклонение случайной величины V,-.

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л Ь ) Л(т;

к{Т)

 

РСг) =

1

Г— \

(

( е х / 1 [ Л Т ^ г ] ^ ^ г - ^ •(6 .7 4 )

 

(2Я)

I f f : "

J

 

 

J

i-1 *

П&LJ'(T)^

(T) J-(T)

 

функция РСт)

позволяет определить другие характеристики надежно­

сти линейной управляемой системы.

 

 

§ 7 .

Построение

критериев надежности линейных

 

 

 

 

управляемых систем

I.Линейные системы с постоянными параметрами.

Пусть процесс управления в линейной системе описывается диф­

ференциальным уравнением с постоянными коэффициентами

 

d t

'

d i "

 

 

 

 

 

(7 .1 )

 

 

 

 

 

 

 

= У

пр и

i - - t 0 ( o ± i c * Г ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициенты уравнения (7 .1 )

представляют

собой

комбинации из пос­

тоянных параметров элементов

I,,

t-г, •■-, в

к .

 

 

Предположим, что вероятностные характеристики входного сигна­

ла х ( 0

известны.

 

 

 

 

 

 

Будем считать, что уравнение (7 .1 ) имеет решение,

отвечающее

каждому набору начальных данных

to, у с , у 1 , ■■■,

у m

. При сделан­

ных предположениях определим функцию надежности линейной системы.

Пусть на вход линейной системы в момент t

поступает

сигнал

x ( t ) ,

представляющий собой сумму полезного

сигнала и помехи

 

x ( t ) = u ( t ) + V f { t ) ,

*

(7, 2)

где u ( t )

и y ( t ) - детерминированные функции,

 

V- случайная величина.

Вэтом случае решение уравнения (7.1) может быть найдено в виде суммы

y ( t ) = U, ( t ) + V f , ( t ) .

(7 .3 )


 

 

 

 

 

 

 

83

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

область

задается неравенством

 

 

 

 

 

 

 

 

6 y ( i )

i. оСЧт)

 

при

t

e [

o ,

Т]

;

 

где

t C ' W b i n J y C t )

и

*С"(Т)

«

O i i ± T

y L t )

 

 

 

O i t i T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя в

это

неравенство

вместо

y ( t )

ее

значение из

( 7 .3 ) ,

подучим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вС,(*Г) £ и , ( О

+ V « M O

** б " С Т )

.

(7 .4 )

. Отсюда, считая

% ( t )

ф О

,

находим границы для

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

 

t бСЛИ

 

 

(? . 5)

 

У, О )

 

 

 

У; (О

 

 

 

 

 

 

 

w o

 

 

 

 

 

 

 

еодн

 

 

(7 .6 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначим границы

V

через

$ '( Т)

и 3 " ( Т )

,

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У",(О

,

если

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ ' ( г )

=

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7 .7 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

u(T ) - u .i(t)

, если

f i ( . t ) < 0

 

 

 

 

 

0£,t(.T

 

^tit)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ V

 

У,(<)

 

е о и

S W ) > «

 

 

 

 

 

0 * * * 7

 

 

 

 

 

 

 

 

/ о т

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7 .8 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tz*/

 

 

 

 

если

 

J < О

 

 

 

 

 

o « * « r

 

УП^>

 

 

 

r