- •Академия управления «тисби»
- •Тема 3. Временные и частотные характеристики динамических звеньев сау 26
- •Тема 4. Типовые динамические звенья и их характеристики 33
- •Тема 7. Устойчивость линейных непрерывных сау 75
- •Тема 8. Оценка качества управления и синтез непрерывных сау 97
- •1.2. Классификация сау по принципу действия
- •1.2.1. Незамкнутые сау
- •1.2.2. Замкнутые сау
- •1.3. Классификация сау по характеру изменения задающего воздействия
- •1.4. Классификация систем автоматического регулирования по величине установившейся ошибки
- •1.5. Классификация сау по их математическому описанию
- •1.6. Классификация задач теории автоматического управления
- •Тема 2. Математическая модель непрерывной линейной сау
- •2.1. Линеаризация уравнений
- •2.2. Передаточные функции
- •2.2.1. Символическая запись дифференциальных уравнений и передаточных функций
- •2.2.2. Определение передаточных функций через изображения Лапласа
- •Уравнение (2.25) можно записать как и уравнение (2.11) в виде
- •Тема 3. Временные и частотные характеристики динамических звеньев сау
- •3.1. Общие понятия
- •3.2. Временные характеристики
- •3.3. Частотная передаточная функция и частотные характеристики
- •3.4. Логарифмические частотные характеристики
- •Тема 4. Типовые динамические звенья и их характеристики
- •4.1. Типовые динамические звенья первого порядка
- •4.1.1. Усилительное звено
- •4.1.2. Идеальное дифференцирующее звено
- •4.1.3. Дифференцирующее звено первого порядка
- •4.1.4. Интегрирующее звено
- •4.1.5. Апериодическое (инерционное) звено
- •4.2. Типовые динамические звенья второго порядка
- •4.2.1. Колебательное звено Колебательное звено имеет передаточную функцию
- •4.2.2. Дифференцирующее звено второго порядка
- •4.3. Запаздывающее звено Уравнение запаздывающего звена(4.74)
- •Тема 5. Структурные схемы непрерывных сау
- •5.1. Общие понятия о структурной схеме
- •5.2. Преобразование структурных схем
- •5.3. Обобщенная структурная схема и передаточные функции сау
- •5.4. Приближенный способ построения логарифмических частотных характеристик одноконтурных систем
- •Тема 6. Метод переменных состояния. Управляемость и наблюдаемость непрерывных сау
- •6.2. Управляемость и наблюдаемость
- •Тема 7. Устойчивость линейных непрерывных сау
- •7.1. Основные понятия об устойчивости
- •7.2. Общая характеристика критериев устойчивости
- •7.3. Критерий устойчивости Гурвица
- •7.4. Принцип аргумента
- •7.5. Критерий устойчивости Найквиста
- •Сделаем подстановкув выражение для:
- •7.6. Пример определения устойчивости системы по критерию Найквиста
- •Модуль частотной передаточной функции разомкнутой системы
- •7.7. Определение устойчивости по логарифмическим частотным характеристикам
- •7.8. Запас устойчивости
- •Тема 8. Оценка качества управления и синтез непрерывных сау
- •8.2. Теорема о конечном значении
- •8.3. Точность в типовых режимах
- •Задающее воздействие принимается изменяющимся по закону
- •8.4. Определение запаса устойчивости и быстродействия по переходной характеристике
- •8.5. Оценка качества переходного процесса по логарифмическим частотным характеристикам разомкнутой системы
- •8.6. Синтез систем автоматического управления
- •8.6.1. Общие понятия
- •8.6.2. Этапы синтеза методом лах
- •Тема 9. Математическая модель импульсного элемента
- •9.1. Общие сведения об импульсных системах
- •9.2. Вывод уравнений импульсного элемента
- •Тема 10. Разностные уравнения импульсных систем
- •10.2. Решение разностных уравнений
- •10.3. Составление разностных уравнений импульсной системы
- •Тема 11.Дискретное преобразование Лапласа и передаточные функции импульсных систем
- •11.1. Понятие о z-преобразовании
- •11.2. Определение передаточных функций импульсной системы.
- •Тема 12. Устойчивость и оценка качестваимпульсных систем
- •12.1. Исследование устойчивости по корням характеристического уравнения
- •12.2. Частотный критерий Найквиста
- •12.3. Оценка качества импульсных систем
- •Тема 13. Цифровые системы
- •13.1. Общие сведения
- •13.2. Синтез цифровых систем
- •13.3. Использование микропроцессорных средств в цифровых системах
- •Список литературы
12.3. Оценка качества импульсных систем
Общие соображения по оценке качества систем автоматического управления, рассмотренные в разделе 8, относятся и к импульсным системам.
Для оценки точности можно использовать величину ошибки в типовых режимах.
В режиме установившегося состояния при постоянном значении задающего воздействия и в режиме движения системы с постоянной скоростью при задающем воздействии, изменяющемся по законугдепри отсутствии возмущения значение установившейся ошибки в дискретные моменты временив соответствии с теоремой о конечном значении (11.17) определяется по формуле
(12.13)
где X(z) определяется выражением (11.24).
Следует отметить, что необходимость в использовании формулы (12.13) возникает только тогда, когда скважность импульсов на выходе формирующего устройства системы (рис.11.1, сигналх*). Еслито в установившемся состоянии сигнал на выходе этого устройствабудет постоянным и импульсная система может рассматриваться как непрерывная. В этом случае для оценки точности можно воспользоваться формулами, приведенными в разделе 8.3. Рассмотрим пример, подтверждающий сказанное выше.
Пример. Определить установившуюся ошибку импульсной системы (рис. 12.3) при задающем воздействии, имеющей передаточную функцию разомкнутой системы(см. пример, раздел 11.2).
Решение. Найдем вначале установившуюся ошибку по формуле (12.13). В соответствии с (11.24), (11.7) изображение ошибки получим в виде:
(12.14)
Установившаяся ошибка
(12.15)
Так как в данном примере формирующее устройство ФУ есть экстраполятор нулевого порядка, применим для определения формулу (8.6), выведенную для непрерывных систем.
Передаточная функция разомкнутой системы равна в этом случае передаточной функции непрерывной части:
(12.16)
Изображение ошибки по Лапласу
(12.17)
Установившаяся ошибка
(12.18)
Как видим, результаты (12.15) и (12.18) совпадают.
В режиме движения по гармоническому закону, когда частотаобычно сравнительно мала, причем всегдаПри этом условии псевдочастотав соответствии с (12.7) практически совпадает с реальной частотойи для расчетов можно использовать формулы (8.10) и (8.11), положив в них
Специфической особенностью импульсных систем является возможность существования в них переходных процессов конечной длительности, полностью заканчивающихся за конечный промежуток времени. Для этого параметры системы должны быть выбраны так, чтобы корни характеристического уравнения (12.1) располагались в начале координат на плоскости z, т.е.Тогда передаточная функция замкнутой системы принимает вид
(12.19)
Пусть, например, степень полинома на единицу меньше степени характеристического полинома, т.е. равнаТогда выражение (12.19) примет вид
(12.20)
Передаточной функции (12.20) соответствует разностное уравнение вида (10.5)
или разностное уравнение вида (10.6) .
При подаче на вход системы единичного ступенчатого воздействия и приполучим:
Как видим переходный процесс заканчивается за конечное время
Следует однако учитывать, что системы с процессами конечной длительности часто имеют малый запас устойчивости. Например, в системе, рассмотренной в примере данного раздела, можно получить процесс с еслиПри этом запас устойчивости замкнутой системы по амплитуде в соответствии с разделом 7.8 равен (см. рис. 12.2):
(12.21)
что является нижней границей рекомендуемого диапазона запаса устойчивости.