Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Типовой по ИСУ.docx
Скачиваний:
18
Добавлен:
31.03.2015
Размер:
1.16 Mб
Скачать

По критерию Гурвица:

Запишем передаточную функцию дискретной САУ в замкнутом состоянии через Z–преобразование (относительно сигнала y):

Введем подстановку . Тогда характеристическое уравнениепринимает вид:

После преобразований, из последнего соотношения получим:

Так как характеристическое уравнение устойчивой системы 3-го порядка имеет все положительные коэффициенты, то рассматриваемая система является неустойчивой в замкнутом состоянии.

Определим . Для этого передаточную функцию разомкнутой импульсной САУ припредставим следующим образом:

.

Тогда соответствующая передаточная функция САУ в замкнутом состоянии примет вид:

Подставим в характеристическое уравнение соответствующее передаточной функции ,. Тогда, после преобразований, получим:

Так как для САУ 3-го порядка условие устойчивости сводится к положительности коэффициентов характеристического уравнения и выполнению неравенства a1*a2-a0*a3>0, где a0=;a1=;

a2=;a3=, которое выполняется,

то из коэффициента при старшей степени получаем

На основе необходимого и достаточного условия устойчивости системы (в плоскости “z”):

Найдем корни характеристического уравнения замкнутой системы:

.

Корни, равные (-46,986; 0,9790; 0,9907) выходят из окружности единичного радиуса, значит, замкнутая система неустойчива.

Возьмем и для этого коэффициента усиления разомкнутой системы определим устойчивость замкнутой системы на основе корней характеристического уравнения.

Для получим, что:

Откуда корни характеристического уравнения для замкнутой системы равны:

, т.е. – значит, замкнутая САУ является устойчивой.

Переходной процесс на выходе замкнутой ИСАУ (xp(t))

Построим переходной процесс на выходе замкнутой импульсной САУ xp(t) при .

Для этого найдем дискретную передаточную функцию прямой цепи заданной системы, т.е. =

Запишем эту передаточную функцию относительно аргумента z и разделим числитель и знаменатель на. Тогда

Переходной процесс можно построить по следующему разностному уравнению, полученному из выражения для :

Рис. 18

Кинетическая и статическая ошибки замкнутой ИСАУ (xуст=xy-y):

Передаточная функция системы относительно ошибки равна:

Тогда статистическая ошибка при :

Кинетическая ошибка имеет место, когда входной является функция, изменяющаяся по линейному закону:

или

Дискретное преобразование Лапласа указанного сигнала:

С учетом этого кинетическая ошибка будет равна:

Моделирование Импульсной САУ в Matlab (Simulink)

Смоделируем импульсную систему в Matlab (Simulink). Схема модели представлена на рис. 19, а переходная функция - на рис.20.

Рис.19

Рис.20

Сравнение рис.18 и 20 показывает, что сигналы на выходе системы в дискретные моменты времени совпадают, что подтверждает правильность расчетов.

  1. Варианты расчетных заданий

Для каждого из указанных в таблице 2 вариантов необходимо:

  1. Преобразовать исходную структурную схему к типовому виду (Рис. 7); определить непрерывную передаточную функцию приведенной непрерывной части разомкнутой импульсной системы ;

  2. По найти дискретную передаточную функцию разомкнутой импульсной системы;

  3. Построить годограф разомкнутой импульсной САУ:

  1. По выражению ;

  2. По выражению годографа

Период работы импульсного элемента Ти=0,01с

  1. Оценить устойчивость замкнутой импульсной САУ и найти предельный коэффициент усиления:

  1. По критерию Найквиста;

  2. По критерию Гурвица;

  3. По корням характеристического уравнения

  1. Построить переходной процесс для замкнутой импульсной САУ (относительно выходного сигнала Xp(t).

  2. Определить статическую и кинетическую ошибки замкнутой импульсной САУ (относительно сигнала y(t).

  3. Провести сравнение расчетных результатов с данными, полученными моделированием в Matlab (Simulink).

Таблица 2

№ п/п

Схема САУ № рис.

ТипИЭ

Передаточные функции звеньев, входящих в состав САУ

W1(p)

W2(p)

W3(p)

W4(p)

1

0

2

0

10

3

0

10

4

0

5

0

2

6

0

7

0

2

8

0

7

9

0

10

10

0

10

11

0

2

12

Ти

13

Ти

14

0

2

15

Ти

16

0

10

17

Ти

18

0

19

Ти

Продолжение Таблицы 2

20

Ти

21

0

22

Ти

5

23

0

24

0

2

25

0

10

26

Ти

27

0

28

0

2

29

0

30

0

2

31

0

10

32

0

33

0

5

34

0

35

0

36

0

37

0

5

38

Ти

8

Продолжение Таблицы 2

39

0

40

0

4

41

0

42

Ти

43

0

44

Ти

45

0

46

Ти

47

0

10

48

0

49

0

50

0

51

0

52

0

53

0

54

0

55

0

2

56

Ти

10

57

0

Продолжение Таблицы 2

58

0

10

59

0

3

60

0

2

61

0

3

62

0

63

0

64

Ти

10

65

0

8

66

Ти

10

67

0

3

68

Ти

10

69

0

8

70

Ти

71

0

4

72

Ти

73

0

74

Ти

75

0

76

0

77

0

Продолжение Таблицы 2

78

Ти

79

0

80

Ти

81

0

3

82

Ти

2

83

0

84

0

85

0

86

Ти

87

0

2

88

0

89

0

10

90

Ти

10

91

0

92

0

5

93

0

94

Ти

95

0

96

Ти

100

97

0

5

Продолжение Таблицы 2

98

0

10

99

0

10

100

Ти

2

101

0

0.5

102

0

15

103

0

104

Ти

105

0

106

Ти

107

0

10

108

0

109

0

110

Ти

111

0

112

0

113

0

114

Ти

115

0

116

0

4

117

0

8

Продолжение Таблицы 2

118

Ти

10

119

0

2

120

0

3