Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
82
Добавлен:
22.02.2014
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Найдем АЧХ звена:

где

Частота 1 как в случае апериодического звена, так и в случае колебательного звена называется

сопрягающей частотой

ФЧХ имеет вид ( = (0,1))

АФХ колебательного звена представлена на рис. 1.100.

11

Рис. 1.100. АФХ колебательного звена Графики А( ) и < ( ) изображены на рис. 1.101.

Рис. 1.101. АЧХ и ФЧХ колебательного звена Построим асимптотическую ЛАЧХ; рассмотрим несколько случаев.

12

Рис. 1.102. Асимптоматическая ЛАЧХ и ЛФЧХ колебательного звена

Рис. 1.103. ЛАЧХ колебательного звена при различных значениях

13

5. Дифференцирующее звено. Передаточная функция имеет вид W(p) = Kp.

(1.212)

14

15

6.

 

 

 

 

dy

 

 

 

dy

 

 

 

 

y

 

kx

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

p

p

p

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tp

 

 

 

 

 

 

 

 

Tp

 

 

 

 

e

-p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2

 

Tp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. АППАРАТ СТРУКТУРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ.

ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ И УРАВНЕНИЯ ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ

17

На основе понятия передаточных функций в теории автоматического управления (ТАУ) построен аппарат структурных преобразований, позволяющий находить ПФ замкнутых систем, заданных структурными схемами. Любая структурная схема включает последовательно и параллельно соединенные элементы, а также элементы, соединенные обратной связью. Рассмотрим последовательное соединение

(рис. 1.40).

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.40. Последовательное соединение

 

 

Для него характерны зависимости вида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х1(p) = W1(p )Y(p);

(1.30)

 

 

X(p) = W2(p)Х1(p) = W2(p)W1(p)Y(p).

 

 

Отсюдаимеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W(p) = W1(p )W2(p);

(1.31)

Для произвольного случая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W(p) = W1(p )W2(p)...Wn(p);

(1.32)

Следовательно, передаточная функция последовательного соединения звеньев равна произведению

передаточных функций отдельных звеньев.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

y

p

 

p

 

 

Рис. 1.41. Параллельное соединение

 

Перейдем к параллельному соединению (рис. 1.41). Для параллельного соединения

 

y(t) = y1(t) + y2(t)+ ... +yn(t).

(1.33)

Тогда

 

Y(s) = Y1(p) + Y2(p)+ ... +Yn(p).

(1.34)

но

 

Y1(p) = W1(p )X(p);

 

Y2(p) = W2(p )X(p);

 

. . . . . . . . . . . .

 

 

(1.35)

Yn(p) = Wn(p )X(p);

 

Отсюда

 

Y(p) = W1(p )X(p) + W2(p)X(p)+ +Wn(p)X(p) =...

(1.36)

= (W1(p) + W2(p)+ ... +Wn(p))X(p),

или, что то же самое,

Y(p) = W(p)X(p),

18

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W(p) = W1(p) + W2(p)+ ... +Wn(p).

(1.37)

Из последнего равенства следует, чтопередаточная функция параллельного соединения равна сумме

передаточных функций отдельных элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

x

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.42. Соединение с обратной связью

 

 

На рис. 1.42 представлено соединение с обратной связью. Для такой системы справедливы

соотношения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E(p) = X(p) - Y1(p);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y(p) = W1(p)E(p);

(1.38)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y1(p) = W2(p)Y(p);

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y(p) = W1(p)X(p) - W1(p)W2(p)Y(p);

(1.40)

тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y(p)[1 + W1(p)W2(p)] = W1(p)Y(p);

(1.41)

Окончательно получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y(p)

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X(p)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

p p

p p

Очевидно, что передаточная функция соединения с обратной связью равна дроби, числитель которой - передаточная функция прямой цепи, знаменатель - 1+ W1(p)W2(p)(если имеет мест положительная обратная связь, то знаменатель имеет вид 1 - W1(p)W2(p)).

Аналогичным образом легко найти так называемую передаточную функцию ошибки, определяемую формулой

p

 

p

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

Имеем

 

 

 

 

 

E(p) = X(p)W2(p)Y(p);

(1.44)

 

 

 

 

Y(p) = W1(p)E(p).

 

Отсюда

 

20

 

Соседние файлы в папке lekcii_osnovy_teorii_sistem_upravleniya