- •В.И. Родионов
- •Теория автоматического управления Конспект лекций
- •Часть 1
- •Введение ……………………………………………………….……………….…5 в.1. Значение автоматического управления и задачи курса………….………5
- •Лекция 2
- •Основные понятия и определения тау
- •Функциональные элементы сау
- •Классификация систем автоматического
- •1.3. Примеры систем автоматического управления
- •2. Математическое описание сау
- •Вынужденное движение и собственные колебания системы. Переходный и установившийся режимы
- •2.3. Передаточные функции
- •2. Типовые звенья сау.
- •2.4. Переходная характеристика и весовая функция
- •Типовые звенья систем автоматического
- •2.6. Неустойчивые и неминимально–фазовые звенья
- •1. Структурные схемы сау.
- •3. Передаточные функции замкнутой и разомкнутой системы.
- •2.7. Структурные схемы сау
- •2.8. Составление и преобразование структурных схем сау
- •2.9. Передаточные функции замкнутой и разомкнутой
- •Установившиеся режимы
- •Точность сау в установившемся режиме.
- •Установившиеся ошибки следящих систем.
- •3.1. Точность сау в установившемся режиме
- •3.2. Установившиеся ошибки следящих систем
- •Частотные характеристики сау.
- •Частотные характеристики сау
- •Логарифмические амплитуднные и фазовые
- •3.5. Частотные характеристики типовых звеньев
- •3.6. Особенности частотных характеристик устойчивых
- •4. Устойчивость систем автоматического управления
- •Определение устойчивости по Ляпунову.
- •Критерий устойчивости Гурвица.
- •4.1. Общие понятия об устойчивости заданного режима
- •4.2. Определение устойчивости по а.М. Ляпунову
- •3. Критерий устойчивости гурвица
- •Таким образом, кроме положительности коэффициентов а30; а20; а10; а00
- •4.4. Критерий михайлова
- •4.5. Критерий найквиста
- •4.6. Суждение об устойчивости по лафчх
- •4.7. Выделение областей устойчивости
- •Суждение об устойчивости системы по ее линейной модели.
- •Суждение об устойчивости системы
- •5. Качество сау
- •5.1. Основные показатели качества
- •5.2. Методы построения переходных процессов
- •Преобразования Фурье имеют вид:
- •5.2.1 . Частотный метод анализа качества сау,
- •Приближенный метод построения кривой переходного процесса с помощью трапециидальных частотных
- •Лекция 14
- •5.3. Построение вещественной частотной характеристики замкнутой системы по частотным характеристикам
- •План лекции:
- •5.5. Косвенные оценки качества, связанные с распределением нулей и полюсов передаточной функции
- •5.7. Интегральные оценки качества
- •5.8. Косвенные оценки качества, связанные с видом
- •5.8.1. Анализ качества по ачх замкнутой системы
- •5.8.2. Оценка качества сау по логарифмическим частотным
- •Приближенная оценка вида переходного процесса
- •6. Динамический синтез сау
- •Методы коррекции динамических свойств сау.
- •6.1. Общие понятия синтеза сау
- •6.2. Этапы синтеза сау
- •6.3. Требования, предъявляемые к динамическим
- •Методы коррекции динамических свойств сау.
- •6.5. Методы коррекции динамических свойств системы,
- •6.5. Динамический синтез сау, основанный
- •Синтез последовательного корректирующего устройства.
- •Синтез параллельного корректирующего устройства.
- •6.6. Синтез последовательного корректирующего устройства
- •6.7. Синтез параллельного корректирующего устройства
- •7. Методы синтеза, основанные на теории
- •7.1. Уравнения системы в пространстве состояний
- •7.2. Коррекция системы в пространстве состояний
- •7.3. Прямой корневой метод синтеза
- •7.4. Прямой корневой метод синтеза сау
- •7.5. Прямой метод синтеза корректирующей обратной
- •Лекция 22
- •8.2. Основные вероятностные характеристики
- •8.2.1. Функция распределения и плотность вероятности
- •8.2.2. Математическое ожидание, дисперсия
- •8.3. Стационарные случайные процессы.
- •8.3.1. Стационарные случайные процессы
- •8.3.2. Эргодические случайные процессы
- •Спектральная плотность стационарного
- •8.5. Свойства корреляционных функций и спектральных плотностей стационарных эргодических
- •8.6. Статистические характеристики случайных
- •8.6.1. Белый шум
- •8.6.2. Корреляционная функция и спектральная плотность скорости изменения азимута
- •8.6.3. Спектральная плотность задающего воздействия системы наведения ракеты на цель
- •8.7. Экспериментальное определение корреляционных функций, спектральных плотностей и дисперсий
- •8.8. Прохождение случайных воздействий
- •8.8.1. Интегральное Уравнение связи
- •8.8.2. Спектральное уравнение связи
- •8.8.3. Определение динамических характеристик сау
- •8.9. Методы определения ошибок линейных сау,
- •8.9.1. Эквивалентное представление стационарного
- •8.9.2. Расчет флуктуационных ошибок и ошибок
- •8.9.3. Графоаналитический метод расчета
- •8.9.4. Оценка флуктуационных ошибок, обусловленных
- •8.9.5. Расчет дисперсии помехи с помощью
- •8.9.6. Вычисление среднеквадратической ошибки
8.9.5. Расчет дисперсии помехи с помощью
корреляционной функции
Для определения дисперсии помехи можно воспользоваться соотношением (8.25), согласно которому
. (8.94)
Если наряду с двусторонним преобразованием Фурье (8.27) и (8.29) рассмотреть односторонние преобразования:
, (8.95)
, (8.96)
где — правая полуветвь двусторонней четной корреляционной функции; — ее комплексный спектр,
то расчеты по формуле (8.94) могут быть осуществлены, как у Шаталова А. С., в области изображений на основе предельного перехода:
(8.97)
Вследствие четности корреляционной функции и спектральной плотности между односторонним и двусторонним преобразованиями Фурье устанавливается зависимость:
, (8.98)
причем
, (8.99)
где — вещественная часть комплексного спектра; — его мнимая часть; — символическая запись операции определения по вещественной части комплексного спектра его мнимой части.
Учитывая (8.99), формулу (8.97) можно представить в виде
(8.100)
Помимо определения одной точки корреляционной функции (=0), часто требуется нахождение полной корреляционной функции по ее полуветви (>0),
т. е.
(8.101)
где — операция обратного преобразования Фурье.
Пример. Определить корреляционную функцию на выходе системы при входном белом шуме единичного уровня.
Передаточная функция системы
(8.102)
или частотная характеристика
. (8.103)
Учитывая, что , имеем
(8.104)
В соответствии с (8.99) нетрудно установить, что комплексный спектр корреляционной функции на выходе системы должен иметь тот же знаменатель, что и ( 8.103). Поэтому
(8.105)
Раскрывая соотношение (8.98), определим неизвестные коэффициенты :
(8.106)
Из (8.106) следует тождество:
(8.107)
Приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях в левой и правой частях тождества (8.107), получаем систему уравнений:
;
откуда
,
.
Таким образом, определен комплексный спектр корреляционной функции (8.105). В преобразованной по Лапласу форме его можно записать как
Путем обратного преобразования Лапласа находят всю правую полуветвь корреляционной функции:
для некратных полюсов .
На основе предельного перехода (8.97) можно определить только выходную дисперсию
.
Аналогичным путем можно произвести расчет выходной корреляционной функции при произвольной стационарной помехе. При этом входная спектральная плотность формируется из белого шума единичного уровня некоторым формирующим фильтром с передаточной функцией , определяемой из уравнения:
.
Полученные ранее формулы для частного вида передаточной функции (8.102) могут быть обобщены на передаточную функцию произвольного порядка.
Предложенная методика преобразования корреляционных функций помех позволяет однотипным методом на основе одних и тех же определителей с различными замещенными столбцами рассчитывать не только дисперсию, но и все свойства корреляционной функции на выходе системы при заданном стационарном случайном воздействии. В ряде случаев это дает некоторые расчетные преимущества по сравнению с непосредственными расчетами по формуле (8.41) даже при использовании табличных интегралов.