Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лабораторная работа ОТУ 2.doc
Скачиваний:
12
Добавлен:
03.05.2015
Размер:
343.55 Кб
Скачать

1.2. Определение динамических свойств звеньев по частотным характеристикам

Рассмотрим частотные характеристики системы первого порядка, передаточная функция которой имеет вид:

.

Частотная функция такой системы:

,

где амплитудная и фазовая характеристики определяются соответственно следующими выражениями

,

На рисунке 2 изображен график функции амплитудной характеристики системы первого порядка.

Рисунок 2. – График функции амплитудно-частотной характеристики системы первого порядка

На графике обозначает частоту, при которой коэффициент усиления системы в раз меньше его значения при очень низких частотах; эта частота определяет полосу пропускания системы. Понятие полосы пропускания возникло при исследовании усилителей, и оно характеризует частоту, при которой мощность сигнала на выходе усилителя уменьшается в 2 раза по сравнению с ее максимальным значением на низких частотах.

Для системы первого порядка полоса пропускания определяется из уравнения:

,

откуда . Следовательно, постоянная времени имеет определенный смысл и в частотной области.

Предположим, что в данной системе первого порядка желательно уменьшить время нарастания в 2 раза. Это значит, что в выражении новая постоянная времени должна быть равна . Соответственно, полоса пропускания увеличится в 2 раза.

Для систем второго порядка передаточная функция имеет вид

.

Воспользуемся нормированной частотой и получим выражение для амплитудной частотной характеристики

.

Эта характеристика представлена графически на рисунке 3 для различных значений .

Из рисунка 3 видно, что при заданном значении отношение . Следовательно, при фиксированном значении увеличение во столько же раз увеличивает полосу пропускания . При постоянном увеличение во столько же раз уменьшает и, следовательно, время нарастания.

Рисунок 3. – Графики функции амплитудной характеристики системы второго порядка при различных значениях

1.3. Определение показателей качества переходного процесса по логарифмическим частотным характеристикам

По полученным графикам ЛАЧХ и ЛФЧХ можно определить основные динамические характеристики элементарных звеньев: – время переходного процесса, – перерегулирование, – период колебаний при переходном процессе, – статическая ошибка регулирования.

Время переходного процесса при определяется по формуле , где – частота сопряжения. Частота сопряжения – частота, на которой происходит сопряжение низкочастотной и высокочастотной асимптотических составляющих ЛАЧХ.

Период колебаний (для колебательного звена) .

Существует аналитическая связь между величиной перерегулирования и величиной . Соотношения между и величиной перерегулирования показаны в таблице 5, данные которой можно использовать для определения .

Таблица 5 – Соотношения между и

, дБ

-4

8,80

2

-3

0,70

4

-2

0,63

7

-1

0,59

10

0

0,50

16

1

0,44

20

2

0,39

25

3

0,35

30

4

0,31

36

5

0,28

40

6

0,25

44

7

0,22

49

8

0,20

53

9

0,17

56

10

0,15

62

20

0,05

67

40

0,005

98

0,000

100

Время переходного процесса определяется для всех звеньев по , кроме неустойчивых звеньев, где условно принимается , и идеальных интегрирующих и дифференцирующих, где условно принимается .

Перерегулирование и период колебаний определяются только для устойчивого колебательного звена.