21’. Построение областей устойчивости методом д-разбиения.

При проектировании САУ часто бывает необходимо исследовать влияние её параметров на устойчивость. При этом особый интерес представляет влияние областей изменения параметров, в пределах которых система остаётся устойчивой (областей устойчивости). Пусть система имеет L изменяемых параметров К_1, К_2,…, К_L. В этом случае конкретный набор значений параметров К_i, где i=1..L геометрически можно представить в виде точек L-мерного пространства, по осям которой откладываются пар-ры К_i. Каждой точке прост-ва соот. Характеристическое уравнение с определённым расположением корней. Изменение любого пар-ра К_i приведёт к изменению корней хар-го уравнения D(p)=0 и к изменению положения его корней. В частности некоторое из этих корней может перейти из левой полуплоскости в правую, т.е. система станет неустойчивой. В результате изменения всех параметров для хар-го уравнения D(p)=0 n-степени можно будет выделить n+1 областей, соот. определённому расположению корней слева и справа от линии оси. n=3 D(3,0) D(2,1) D(1,2) D(0,3). Def:Разбиение пространства изменяемых параметров К_i на области соот. одному и тому же числу корней хар-го уравнения, расположенных слева от линии оси называется D-разбиением. Поскольку переход корней из левой полуплоскости в правую возможен только через мнимую ось, то из этого следует что граница областей D-разбиения в пространстве параметров К_i есть отображение мнимой оси плоскости корней хар-го уравнения. Следовательно для получения уравнения границы областей следует сделать подстановку p=jw и изменить частоту от –  до +. Из всех областей только 1 имеет все корни, расположенные слева от мнимой оси. Эта область и явл областью устойчивости. Практическое применение D-разбиение получило по 1 и 2 пар-ам.

21’’. D-разбиение по одному параметру.

Пусть имеется пар-р К, влияние которого на устойчивость мы хотим исследовать. Разрешим хар-ое уравнение отн-но параметра К. D(p)=A(p) +K*B(p)=0, K= -A(p)/B(p).Для нахождения границы D-разбиения подставим вместо p->jω K= -A(jω)/B(jω).Хотя пар-р К действительное число, предполагается, что оно комплексное. Задаваясь значением w от –  до + строим кривую, отображающую мнимую ось плоскости р на плоскость параметра К. K(jω)= -A(jω)/B(jω)

= U(ω)+j*V(ω).Кривая всегда состоит из двух ветвей, симметричных относительно вещественной оси. поэтому построение достаточно выполнить для изменения частоты – 0 до + и далее построить зеркальное отражение относительно вещественной оси.

Д ля определения какая из областей явл. областью устойчивости применяется правило штриховки. Проведём штриховку D-разбиения слева по ходу изменения ω от –  до +. Переход заштрихованной стороны на не заштрихованную соот. переходу

корня из левой полуплоскости в правую. При переходе не заштрихованной стороны на заштрихованную увеличивается на 1 число корней с отрицательной вещественной частью и уменьшается на единицу число правых корней. То же самое правило и в плоскости К. Практически распределение корней определяется следующим образом. Вычисляют значение корней D(p)=0 в любой точке плоскости К, в которой это удобно. Далее, перемещаясь через границы областей и анализируя штриховку, вычисляется число правых и левых корней в каждой области и выявляем область, где все корни левые. При выводе о допустимых значениях параметров К берём только вещественные значения. Методика выполнения D-разбиения по одному параметру: 1) разрешаем хар-ое уравнение относит. исслед. пар-ра K=-A(p)/B(p), 2) заменим р на jω, выделяя веществ. и мнимые части K(jω)=-A(p)/B(p)=U(ω)+jV(ω). 3) строим границу D-разбиения, изменяя ω от –  до +, 4) наносим штриховку границы и вычисляем распределение корней в какой-либо точке. 5) находим распределение корней во всех областях и выявляем область устойчивости. Пример: D(p)=T₁T₂p³+ (T1+T2)p²+p+k=0 K=-T₁T₂ω³- (T1+T2)p²+p.

K (jω)=(T₁+T₂)ω²+jω(ω²T₁T₂­-1).