Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методическое пособие по ОТУ.doc
Скачиваний:
1054
Добавлен:
15.03.2015
Размер:
7.14 Mб
Скачать

3.6.2. Переходные характеристики

Переходной характеристикой непрерывной системы или ее элемента называется реакция системы или элемента на ступенчатый сигнал, описываемый единичной ступенчатой функцией при нулевых начальных условиях (рис. 3.19)

g(t) h(t)

1 g(t) h(t)

0 t 0 t

Рис. 3.19

Переходная характеристика может быть получена экспериментальным путем или аналитическим способом

h(t) = L-1{H(s)},

где H(s) = W(s)L{1(t)} = W(s), W(s) - передаточная функция системы или элемента. Таким образом, h(t) = L-1{}.

3.7. Частотные характеристики непрерывных систем автоматического управления

3.7.1. Общие положения

Существует два пути получения частотных характеристик: 1) экспериментально-физический, 2) теоретический.

Первый путь состоит в том, что на систему подается синусоидальный сигнал постоянной амплитуды и переменной частоты (рис. 3.20). На выходе системы в установившемся режиме будет иметь место также синусоидальный сигнал той же частоты, но другой амплитуды и с фазовым сдвигом по отношению к входному сигналу.

Итак, в непрерывном времени. Установившаяся реакция на выходе системы. Тогда отношениеназывается амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) системы, а зависимость- фазочастотной характеристикой системы (ФЧХ).

Второй путь заключается в использовании преобразований Фурье сигналов на входе и выходе системы. Последние определяются по преобразованиям Лапласа путем замены S = j. Если такую замену сделать в передаточной функции системы, придем к понятию комплексной передаточной функции (КПФ) системы

Зависимость модуля КПФ от частоты называется АЧХ системы

.

Зависимость аргумента КПФ представляет собой ФЧХ системы

.

Зависимости ReW(j) и ImW(j) называются вещественно-частотной (ВЧ) и мнимой (МЧ) характеристиками системы соответственно. ВЧХ и АЧХ совместно образуют амплитудно-фазовую характеристику системы (АФХ). Ее выражение следует из выражений ВЧ и МЧ характеристик

  1. W(j) = ReW(j) + ImW(j) = U + jV.

АФХ является важнейшей характеристикой системы и часто снимается экспериментальным путем.

3.7.2. Построение частотных характеристик

Рассмотрим в качестве примера построение частотных характеристик непрерывного идеального интегрирующего элемента с передаточной функцией W(s) = k/s.

КПФ непрерывного интегрирующего звена

.

АФХ непрерывного интегрирующего звена

;

значитU() = 0, V() = k/. График АФХ представлен на рисунке. Он представляет собой прямую линию, совпадающую с отрицательной мнимой полуосью.

АЧХ интегрирующего звена A() = k/ представляет собой гиперболу. Вещественная частотная характеристика (ВЧХ) U() = 0. Мнимая частотная характеристика (МЧХ) V() = k/ и представляет собой гиперболу в четвертом квадранте. Фазочастотная характеристика () = arctg(V()/U()) = arctg(k/0) = arctg(), т. е. () = /2 и не зависит от частоты.

Выражение АЧХ может быть найдено как . График АЧХ имеет вид гиперболы.

Построение графиков АЧХ и ФЧХ представляет собой непростую операцию. Выражения характеристик значительно упрощаются, если от действительных значений частот и амплитуд перейти к их логарифмам. Поступая таким образом, приходим к так называемым логарифмическим амплитудно-частотным и логарифмическим фазо-частотным характеристикам (ЛАЧХ и ЛФЧХ соответственно), удобным в инженерных расчетах и поэтому получившим всеобщее признание и широкое распространение.

Соседние файлы в предмете Основы Теории Управления