Файл: Типовой по ИСУ.docx

или в приближении:

,

В формуле ставится знак «+», если в приведенной непрерывной части системы отсутствует запаздывание, и «-» - в противном случае. В нашем случае .

Годографы для и

Рис. 10

Как видно из рисунка 10, годографы импульсной разомкнутой системы, построенные точным и приближенным методом совпадают.

Численные значения амплитудно - фазовых характеристик импульсной разомкнутой системы, построенных точным и приближенным методами:

Устойчивость замкнутой импульсной системы и ее предельный коэффициент

по критерию Найквиста:

Так как годограф разомкнутой импульсной системы не охватывает точку (-1;j0), то замкнутая система устойчива.

Значение предельного коэффициента усиления разомкнутой импульсной системы можно найти из пропорции:

, откуда

по критерию Гурвица:

Найдем передаточную функцию замкнутой ИСАУ, выделив коэффициент усиления разомкнутой системы k_p:

Введем обозначение и запишем характеристическое уравнение:

Произведем подстановку:

где

Так как все коэффициенты положительны, то замкнутая ИСАУ устойчива.

Наиболее просто из приведенных выше формул найти значение предельного коэффициента усиления, которое получаем из уравнения:

,

На основе необходимого и достаточного условия устойчивости системы (в плоскости “Z”)

Корни не выходят из круга радиуса 1, следовательно, система устойчива. Предельный коэффициент усиления k₃ получаем из решения уравнения:

,

Переходной процесс на выходе замкнутой ИСАУ (x_p(t))

Найдем передаточную функцию замкнутой ИСАУ относительно выходного сигнала x_p(t)::

.

Поскольку передаточную функцию мы нашли ранее, определим дискретную передаточную функцию числителя, т.е..

где ;

Таким образом, дискретная передаточная функция замкнутой системы относительно выходного сигнала x_p(t) имеет вид:

Перейдем от изображения к оригиналу:

График переходного процесса, построенный на основе последнего соотношения, изображен на Рис. 11

Переходной процесс в замкнутой ИСАУ

Рис. 11

Кинетическая и статическая ошибки замкнутой ИСАУ (x_уст=x_y-y)

• Статическая

На входе системы X_y(t)=1(t)

• Кинетическая

На входе системы X(t)=t1(t)

Численные значения переходного процесса в определенные моменты времени (i:=0,2,40) замкнутой ИСАУ:

Моделирование импульсной САУ в Matlab (Simulink)

Схема для моделирования импульсной системы в Matlab (Simulink) имеет вид, представленный на рис. 12:

Рис. 12

Переходной процесс, полученный на выходе системы (Scope) представлен на рис.13 и, как видно, совпадает с рис.11, построенным в Mathcad, что подтверждает правильность проделанных расчетов.

Рис. 13

На рис.14 представлена схема ИСАУ при подаче на ее вход линейно возрастающего сигнала, подтверждающего правильность найденной кинетической ошибки.

Рис. 14

Следует отметить, что для получения истинного значения кинетической ошибки следует увеличить время интегрирования (Simulation).

Пример 2. Исходная структурная схема импульсной сау и выходной сигнал иэ.

Рис. 15

(время запаздывания);;

Преобразуем исходную структурную схему к типовому виду, изображенному на Рис. 16

Типовая структурная схема импульсной сау

Рис. 16

Дискретная передаточная функция разомкнутой импульсной системы

Согласно Рис. 16, выражение для непрерывной передаточной функции разомкнутой системы будет определяться следующим соотношением:

Т.к. , то

Определим весовую функцию для приведенной непрерывной части САУ . Для этого представимв виде суммы слагаемых:

Тогда

Так как по условию расчетного задания в импульсной системе существует небольшое запаздывание (, но не равно нулю), то в выражении для дискретного преобразования Лапласа суммирование начинается не с нулевой дискреты (), а с первой дискреты (). Учитывая этот факт, получим передаточную функцию разомкнутой дискретной системы:

Годографы импульсной разомкнутой системы

Построим АФХ (годограф) разомкнутой импульсной САУ. Для этого запишем выражение для комплексного коэффициента усиления:

;

Используя формулу Эйлера получим:

Выделим в выражении действительную (Re) и мнимую (Im) части. Для этого необходимо преобразовать знаменатель выражения ; умножить числитель и знаменатель на комплексно–сопряженное знаменателю число; и снова осуществить преобразование².

Значения и, полученные для разных, сведены в таблицу 1, а АФХ рассматриваемой импульсной САУ изображена на рис.17 а.

Таблица 1