
- •Часть 1
- •Глава 1. Топологические преобразования
- •1.2. Использование теоремы Мейсона при получении передаточных функций сау. Правило некасающихся контуров (теорема Мейсона)
- •Глава 2. Частотный метод исследования динамики сау
- •1. Рассмотрим пример
- •Задания Построить лчх (лах и лфх) системы по передаточной функции
- •2.4. Применение частотного метода к исследованию динамики нелинейных сау
- •Глава 2. Частотный метод исследования динамики сау…………………………...29
Задания Построить лчх (лах и лфх) системы по передаточной функции
Вариант 1
Вариант 2
Вариант
3
Вариант
4
Вариант
5
Вариант 6
Вариант
7
Вариант 8
Вариант 9
Вариант 10
Вариант
11
Вариант 12
Вариант
13
Вариант 14
Вариант
15
Вариант 16
Вариант 17
Вариант 18
Вариант 19
Вариант 20
Вариант
21
Вариант 22
Вариант
23
Вариант
24
Вариант
25
Вариант
26
Вариант
27
Вариант 28
Вариант
29
Вариант 30
2.3. Построение логарифмических частотных характеристик замкнутых САУ
Для последовательного соединения звеньев САУ, результирующие ЛАХ и ЛФХ могут быть получены графическим сложением соответствующих частотных характеристик звеньев.
Для соединений типа согласно-параллельного (рис.2.6,а) или встречно-параллельного (рис.2.6,б) (замкнутая САУ) построение результирующих логарифмических частотных характеристик осуществляется несколько сложнее.
а б
Рис.2.6
Если
звенья с частотными передаточными
функциями (ЧПФ)
и
соединены согласно-параллельно, то
результирующая ЧПФ
. (2.9)
Если в диапазоне частот << амплитуда А1()>А2(), обозначив А1=Аб,
A2=AM, 1=б, 2=М , перепишем (2.9) в виде
,
где Ap=AM/Aб 1; p=M-б .
Выражение (1+Аpejp) представляет собой частотную передаточную функцию эквивалентного последовательного звена
WП(j)=AПejп()=1+Ap ej p() .
Тогда выражения для ординат результирующих характеристик примут вид:
,
(2.10)
где L()=20lgA(); Lб()=20lgAб(); LП()=20lgAП().
Если в некотором диапазоне частот А2()>A1(), то, обозначив А2()=Аб; 2()=б; А1()=АМ; 1()=М, получим для искомых ЛАХ и ЛФХ те же самые уравнения.
Из выражения (2.10) видно, что ординаты искомых частотных характеристик при согласно-параллельном соединении звеньев определяется ординатами характеристик звена с большей на данной частоте амплитудой Аб, сложенной с поправкой , определяемой по ординатам характеристик эквивалентного последовательного звена.
Для замкнутой САУ (рис.2.6,б) ЧПФ имеет вид:
,
где А2обр=1/А2; 2обр= - 2 – обратные значения амплитудной и фазовой характеристик звена в обратной связи.
Тогда в диапазоне частот, где А1<А2обр осуществляется замена А1=АМ; 1=М; А2обр=Аб; 2обр=б, и для результирующей ЧПФ получим:
,
где Аp=AM/Aб 1; р=М-б. Введём ЧПФ поправочного эквивалентного звена
и запишем выражения для результирующих ЛАХ и ЛФХ:
,
(2.11)
где L()=20lgA(); LM()=20lgAM(); LП()=20lgAП().
В диапазоне частот, где А1>А2обр, осуществляется замена A1=Aб; 1=б; А2обр=АМ;2обр=М, которая также приводит к форме (2.11) для нахождения искомых характеристик.
Таким образом, ординаты искомых частотных характеристик при встречно-параллельном соединении звеньев определяются в большей мере ординатами характеристик звена с меньшей на данной частоте амплитудой Аi за вычетом поправок, вычисляемых по значению ординат характеристик исходных звеньев.
Подчеркнём, что для звена, стоящего в обратной связи, необходимо изображать обратные ЛЧХ, которые могут быть получены из исходных L2() и 2() симметричным отражением относительно частотной оси.
На практике используется простейший способ приближённого построения ЛЧХ параллельных соединений, основанный на аппроксимированных характеристиках. Данный подход правомерен для систем, в которых отсутствуют соединения, приводящие к возникновению резонансных всплесков ЛАХ или к появлению неминимально-фазовых эквивалентных звеньев.
Правила построения аппроксимированных ЛАХ параллельных соединений получаются из сформулированных выше правил (2.10) и (2.11) построения точных ЛЧХ таких соединений в предположении, что амплитудные поправки равны нулю.
Тогда правило для построения приближенных ЛЧХ может быть сформулировано следующим образом.
Результирующая ЛАХ параллельно соединённых звеньев проводится по верхним участкам ЛАХ составляющих звеньев при согласно-параллельном соединении и по нижним участкам ЛАХ при встречно-параллельном соединении, причём при изображении исходных ЛАХ при встречно-параллельном соединении для звена в обратной связи изображается обратная ЛАХ.
Пример 1
Построить ЛАХ для согласно-параллельного соединения интегрирующего звена и апериодического первого порядка, где k1=100; k2=1000, T=0,1c.
Решение. Изобразим ЛАХ указанных звеньев:
Обозначим ЛАХ интегрирующего звена L1(), а ЛАХ апериодического звена L2(). Очевидно, что в диапазоне частот 0<<0.1с выше расположена L1(), а при >0,1с-1 выше ЛАХ апериодического звена. Следовательно, результирующая ЛАХ Lрез() при <0,1с-1 проходит по L1(), а при 0,1с-1 – по ломаной L2().
Пример 2.
Построить ЛЧХ для встречно-параллельного соединения звеньев:
,
;
k1=1000; k2=0,01
Изобразим ЛАХ интегратора, стоящего в прямой связи (Lпр()) и отрицательную ЛАХ звена в обратной связи: (-Lос()), представляющую собой прямую, параллельную частотной оси, проходящую на уровне +40дБ. Проводя результирующую ЛАХ Lрез()по нижним участкам, имеем ЛАХ Lрез()=Lос() при =10с-1 и Lрез()=Lпр() при 10с-1.