Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
0420309_1431B_radioavtomatika_uchebnoe_posobie.doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
12.11.2019
Размер:
12.57 Mб
Скачать

2.3.5.2. Методы, основанные на использовании преобразования Лапласа

В общем случае согласно определению передаточной функции (см.(2.13)) справедливо соотношение

что позволяет определить формулы для вычисления изображений временных характеристик.

а) (2.31)

б) (2.32)

Если задана передаточная функция , то, используя обратное преобразование Лапласа, определяются функции и . Самым универсальным является метод, основный на применении теоремы о вычетах.

Пусть известны корни характеристического уравнения (2.15) . Тогда аналогично формуле (2.16) справедливо соотношение

(2.33)

Применяя обратное преобразование Лапласа, получим выражение, совпадающее с (2.26)

. (2.34)

При разложении изображения появляется дополнительный нулевой корень его характеристического уравнения . Таким образом,

2.3.5.3. Моделирование сау

Определение временных характеристик с применением описанных выше методов, если и возможно, то весьма трудоемко даже для систем невысокого порядка. Поэтому широко используется моделирование систем: аналоговое или цифровое, наиболее распространенное в последнее время. Различают два вида моделирования: структурное и абстрактное.

а) Структурное моделирование.

Состав и закон изменения машинных переменных модели непосредственно совпадают с составом и законом изменения физических переменных, отличающихся только масштабными коэффициентами.

б) Абстрактное моделирование.

Для упрощения математического описания системы производится замена физических переменных системы некоторыми абстрактными. С участием абстрактных переменных формируется аналоговая или цифровая модель. Примером абстрактной математической модели является описание системы дифференциальными уравнениями.

2.4 Типовые звенья

В предыдущем разделе было показано, что любая передаточная функция может быть представлена как произведение передаточных функций типовых звеньев (см. (2.19)). Это обстоятельство в ряде случаев позволяет существенно упростить расчеты, связанные с анализом и проектированием линейных систем. В данном разделе будут рассмотрены наиболее значимые характеристики типовых звеньев.

      1. Идеальное усилительное звено.

kбезразмерный коэффициент усиления. (2.37)

АФХ звена вырождается в точку с координатой (k,0) на вещественной оси комплексной плоскости.

ЛАХ звена: L(ω) = 20lg(k) = const, ϕ(ω) = 0.

График функции L= L(ω) – прямая, параллельная оси частот, проходящая на уровне 20lg(k) ; график функции ϕ = ϕ(ω) совпадает с осью частот.

2.4.2 Идеальное интегрирующее звено.

, (2.38)

где k – коэффициент усиления, его размерность [k] = (радиан в секунду),

T – постоянная времени звена, [T] = с.

Комплексный коэффициент передачи звена

, . (2.39)

, , . (2.40)

Согласно выражению (2.39) годограф комплексного коэффициента передачи инерционного звена совпадает с отрицательной частью мнимой оси. Когда частота ω = 0 его амплитуда бесконечна, с увеличением частоты она уменьшается и при годограф приходит в начало координат.

График L = L() логарифмической амплитудно-частотной характеристики интегрирующего звена (учитывая логарифмический масштаб по оси ) представляет собой прямую с наклоном – 20 дБ/дек во всей области частот (0 <), пересекающую ось на частоте = k. (Наклон -20 дБ/дек означает, что при увеличении частоты в 10 раз (на декаду) величина L() уменьшится на 20 дБ).

Логарифмическая фазочастотная характеристика во всей области частот равна () 90. На рис. 2.5 точно один под другим изображены графики ЛАХ интегрирующего звена.

Рис. 2.5. ЛАХ идеального интегрирующего звена