Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лекции_ 2

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
11.06.2015
Размер:
223 Кб
Скачать
☆

Основы теории управления

Лекции по курсу

Часть 2

Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики

© 2008 А.В. Нахабов

Устойчивость в состоянии равновесия

Система «устойчива в малом» и Система «устойчива в малом» «устойчива в большом»

Нейтральная система

Неустойчивая система

Особенности исследования устойчивости САУ

●Рассматриваются исчезающие возмущения

●С помощью САУ можно изменить поведение объекта управления с точки зрения устойчивости

●САУ может иметь несколько состояний равновесия

●Для некоторых САУ типичным режимом работы является движение

Устойчивость САУ

●Обычно исследуется устойчивость невозмущенного движения системы

–устойчивость в состоянии равновесия

–устойчивость в динамике

●Анализ устойчивости в пространстве состояний

●Переходной процесс = вынужденные движения (зависят от возмущающего воздействия и свойств системы) + свободные движения системы (зависят только от свойств системы)

Условия устойчивости

●Устойчивость – свойство системы возвращаться к определенному состоянию (установившегося движения или равновесия) после устранения возмущения, нарушившего это состояние

●Устойчивость определяется свободной составляющей переходного процесса

●Условие асимптотической устойчивости:

lim yс t =0

t ∞

Условия устойчивости

● Уравнение свободного движения системы:

D p y t =C

0

d n y t

C

1

d n−1 y t

C

n

y t =0

dtn

dtn−1

 

 

 

 

● Характеристические уравнения:

D раз p =0

Dзамк p =D раз p E раз p =0

● Решение уравнения свободного движения:

y t =yс t =A1 e p1 t A2 e p2 t An e pn t

Теоремы устойчивости для линеаризованных систем

● Система «устойчива в малом», если

Re pi 0,

i=1,2 , ,n

●Система неустойчива, если хотя бы один корень характеристического уравнения имеет положительную вещественную часть

●Если имеется нулевой или чисто мнимые корни, система находится на границе устойчивости (апериодической или колебательной)

●Если линейная система «устойчива в малом», то она также «устойчива в большом». Для нелинейных систем это не выполняется.

Критерии устойчивости

●Преимущества:

–отсутствие необходимости в явном вычислении корней характеристического уравнения

–возможность определения влияния параметров и структуры системы на ее устойчивость

●Необходимым условием устойчивости САУ является положительность коэффициентов ее характеристического уравнения

Критерии устойчивости

●Алгебраические (аналитические) критерии: критерий Гурвица

●Частотные (графические) критерии: Михайлова, Найквиста, логарифмический критерий устойчивости

–Наглядность, обусловленная тем, что задача сводится к изучению плоской кривой

–Возможность экспериментального определения частотных характеристик всей САУ или ее отдельных элементов (анализ устойчивости в случае неизвестного дифференциального уравнения)

Критерий Гурвица

C0 pn C1 pn−1 Cn−1 p Cn=0

●Матрица Гурвица (для n=6):

С1

С3

С5

0

0

0

С0

С2

С4

С6

0

0

0

С1

С3

С5

0

0

0

С0

С2

С4

С6

0

0

0

С1

С3

С5

0

0

0

С0

С2

С4

С6