Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Второв В.Б. Конспект лекций по ТАУ.doc
Скачиваний:
161
Добавлен:
09.02.2015
Размер:
7.14 Mб
Скачать

Запись уравнений переменных состояния по дсс.

Если не требуется получения специальных (канонических) форм, то проще всего это сделать по методике:

  1. Выбрать в качестве переменных состояния, выходные переменные всех интегрирующих звеньев.

  2. По схеме записать уравнения состояния:

,.

Для этого звено

удобно рассматривать как

тогда , гдедолжна быть выражена черези.

  1. По схеме записать уравнения выхода:

  1. По уравнениям записать матрицы и уравнения вида:,.

Замечание: Если схема не является ДСС то удобно воспользоваться УКФ (смотри далее).

§17. Линеаризация уравнений динамических систем.

Линеаризация – замена не линейной математической модели приближенной линейной моделью, которая при определенных условиях эквивалентна исходной модели.

  1. Линеаризация функции одной переменной(линеаризация не линейной статической характеристики).

Пусть звено описывается уравнением (17.1)

Где вход;выход.

Пусть в установившемся режиме .

В переходном процессе иотличаются оти, т.е. возникают отклонения(17.2)

точка линеаризации.

Задача линеаризации уравнения (17.1) в малой окрестности состоит в приближенной замене (17.1) линейным уравнением записанным для отклоненийи.

(17.3)

Чтобы найти коэффициент линеаризации разложим функциюв ряд Тейлора в окрестности точки, считая, чтоимеет в этой точке необходимое число производных.

(17.4)

где, например,

Считая отклонения малыми, удержим в (17.4) только члены содержащиев степени не больше первой.

(17.5)

Вычтем из уравнения (17.5) уравнение статики

(17.6)

Тогда с учётом (17.2) получаем

(17.7)

Из сравнения (17.7) и (17.3) находим

(17.8)

Геометрически коэффициент линеаризации есть угла наклона касательной к графику функции в точке линеаризации.

Особенности уравнения (17.7) или (17.3).

  1. В отличие от уравнения (17.7) оно записано не для самих переменных, а для их отклонений.

  2. Относительно отклонений оно линейно.

  3. оно является приближенным, т.к. были отброшены члены высших порядков малости в разложенном ряде Тейлора.

Замечания:

  1. Метод справедлив только при малости отклонений.

  2. Не могут быть линеаризованы функции имеющие разрывы.

  3. Обычно не линеаризуются гладкие функции (имеющие разрывы производных).

  1. Линеаризация функции нескольких переменных.

Пусть функция

(17.9)

дифференцируема в окрестности по каждому аргументу.

Разложим в ряд Тейлора и отбросим члены высших порядков малости.

(17.10)

где

Вычитая уравнение статики

(17.11)

получаем с учетом обозначений

,;

(17.12)

где коэффициент линеаризации .

Уравнениям (17.9) и (17.12) соответствуют схемы:

  1. Линеаризация уравнений в переменных состояния.

(17.13)

(17.14)

Разложим ив ряд Тейлора в окрестности точкии отбросим

(17.15)

(17.16)

Вычтем из уравнения (17.15) и (17.16) уравнения статики

с учетом обозначений

;;;, получаем

В векторной форме

Практические способы линеаризации.

  1. Описанная выше процедура с разложением в ряд Тейлора, на примере функции .

  • Представляем все переменные как

;

  • Выполняем все действия предусмотренные в .

  • Вычитаем уравнение статики.

  1. Самый короткий.

  1. Записываем полный дифференциал.

  1. Заменяем

Пример 17.1.

.