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
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iе |
|
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 |
5Э |
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 |
|
|