Главная > Цифровые автоматические системы
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 2.3. Передаточные функции непрерывной части ЦАС

Рассмотрим вначале нахождение передаточной функции импульсной системы, содержащей реальный импульсный элемент ИЭ в канале ошибки (рис. 2.12, а). Импульсный элемент генерирует импульсы некоторой формы и продолжительности. Непрерывная часть системы объединена в виде звена с передаточной функцией

От реального импульсного элемента обычно бывает удобным перейти к идеальному. Это можно сделать двумя способами. Можно принять, например, что идеальный импульсный элемент превращает непрерывное значение ошибки на его входе в решетчатую функцию

В формуле (2.116) принято, что смещение что всегда можно сделать выбором начала отсчета времени. Подобный идеальный импульсный элемент изображен на рис. 2.12, б (идеальный импульсный элемент первого рода). Он соответствует, например, устройству дискретного съема информации с объектов различного вида.

Затем решетчатая функция поступает на экстраполятор который из отдельных дискрет ее формирует реальные импульсы заданной формы и продолжительности с амплитудой, пропорциональной каждой дискрете (амплитудно-импульсная модуляция). Реальные импульсы

прикладываются затем ко входу звена с передаточной функцией Совокупность идеального импульсного элемента и экстраполятора эквивалентна импульсному элементу.

Рис. 2.12. К определению передаточной функции импульсной системы

Если поставить задачу отыскания передаточной функции экстраполятора то окажется, что это возможно сделать только для -преобразований или дискретных преобразований Лапласа входной и выходной величин, так как входная величина задана в виде решетчатой функции времени

Можно ввести понятие идеального импульсного элемента второго рода (рис. 2.12, в), считая, что он генерирует с периодом Т последовательность бесконечно коротких импульсов типа -функции, площадь которых пропорциональна сигналу ошибки в моменты времени

Эту последовательность представим в виде

где Далее сигнал (2.117) поступает на экстраполятор который из импульсов типа -функции формирует реальные импульсы заданной формы и продолжительности.

Представление импульсного элемента согласно (2.117) не соответствует действительности, так как никакой импульсный элемент не может генерировать бесконечные по высоте импульсы. Однако такое представление имеет свои преимущества. В этом случае может быть найдена передаточная функция экстраполятора в виде отношения непрерывных изображений Лапласа. Это связано с тем, что для каждого импульса типа -функции, поступающего на экстраполятор, может быть найдено именно непрерывное изображение Лапласа, а не -преобразование. Использование такой передаточной функции экстраполятора удобно вследствие того, что последующее звено с передаточной функцией является непрерывным. Это облегчает изображение структурных схем.

Рассмотрим так называемую приведенную весовую функцию разомкнутого канала управления (рис. 2.12, б). Под этим термином понимается реакция непрерывной части системы совместно с экстраполятором на единичную импульсную функцию которая дается формулой (2.45). Более строго приведенная весовая функция разомкнутого канала определяется как отношение выходного сигнала к высоте единственного импульса на входе экстраполятора (рис. 2.12, б):

Если выходную величину рассматривать только в дискретные моменты времени или , то разомкнутый канал управления будет представлять собой импульсный фильтр. Он может характеризоваться решетчатой весовой функцией или полученной из производящей функции

Заметим, что приведенная весовая функция отличается от обычной весовой функции непрерывного фильтра как своим видом, так и размерностью. Приведенная весовая

функция содержит дополнительный множитель, имеющий размерность времени.

Знание решетчатой функции или позволяет найти реакцию импульсного фильтра на входную величину произвольного вида.

Очевидно, что реакция импульсного фильтра на дискрету будет реакция на дискрету будет реакция на дискрету будет Поэтому

Для дискретных моментов времени

Найдем z-преобразование от левой и правой частей последнего выражения:

На основании формулы свертки (2.76)

где дискретная передаточная функция есть -преобразование от приведенной решетчатой весовой функцйи:

Последняя формула, вообще говоря, очевидна. Так как передаточная функция линейной системы не зависит от вида входного сигнала, то можно положить Изображение единичной решетчатой импульсной функции равно единице. Поэтому передаточная функция импульсного фильтра оказывается равной в этом случае изображению выходной величины, которая представляет собой решетчатую приведенную весовую функцию и формула (2.122) может быть написана сразу.

В случае использования другого понятия идеального импульсного элемента в соответствии с рис. 2.12, б и

формулой (2.117) приведенная весовая функция может определяться аналогичным образом. Если сигнал на входе импульсного элемента в момент времени то на его выходе будет сигнал Приведенная решетчатая весовая функция непрерывной части совместно с экстраполятором будет в этом случае равна отношению реакции на выходе к сигналу на входе т. е. что совпадает с изложенным выше.

Однако в этом случае, поскольку изображение Лапласа единичной функции равно единице, можно считать, что изображение Лапласа выходной величины при воздействии на входе вида совпадает с непрерывной передаточной функцией канала регулирования, т. е. В свою очередь передаточную функцию можно представить в виде произведения передаточных функций экстраполятора и непрерывной части, т. е. Это дает возможность представить структурную схему импульсной системы регулирования так, как это изображено на рис. 2.12, г.

Формула (2.122) указывает на полное сходство с непрерывными системами, у которых передаточная функция есть преобразование Лапласа от весовой функции:

Формула (2.122), определяющая дискретную передаточную функцию импульсного фильтра, может быть записана также в другом виде через введенную передаточную функцию

На выходе дискретного фильтра может рассматриваться смещенная решетчатая функция . Тогда передаточная функция

изображение выходной величины

Однако большинство задач по исследованию импульсных систем может быть решено при использовании передаточной функции которая, в основном, и будет в дальнейшем рассматриваться.

Как следует из полученных выше формул, дискретная передаточная функция должна определяться по приведенной весовой функции непрерывной части. В случае, когда непрерывная часть состоит из параллельно включенных звеньев и ее передаточная функция

дискретная передаточная функция может быть определена суммированием дискретных передаточных функций, определенных для каждого звена в отдельности:

В отличие от непрерывных систем подобное правило не имеет места для случая последовательно включенных звеньев с общей передаточной функцией

и общим импульсным элементом на входе. В этом случае

и передаточная функция должна сразу определяться по результирующей весовой функции Для последовательного соединения звеньев может, например, определяться по теореме разложения.

Иногда для последовательного соединения, например, двух звеньев результирующая передаточная функция записывается в виде Символ должен рассматриваться как единый и относящийся к операции нахождения дискретной передаточной функции последовательно включенных звеньев с общей передаточной функцией

Однако в том случае, когда имеется ряд последовательно включенных звеньев, каждое из которых имеет на входе свой импульсный элемент (последовательно включенные импульсные фильтры), результирующая передаточная функция может находиться перемножением дискретных передаточных функций каждого импульсного фильтра:

Непрерывная часть дискретного фильтра может содержать временное запаздывание Тогда дискретная передаточная функция

должна определяться в соответствии с формулами (2.53) и (2.54). Если запаздывание лежит в пределах или то при имеем из (2.53)

При использовании таблицы 2.1 необходимо положить

Нахождение передаточной функции при наличии в канале управления временного запаздывания может также производиться следующим образом. Приведенная весовая функция, входящая в (2.129), более строго должна быть записана в виде где — фукция, тождественно равная нулю при и равная единице при Разложим приведенную весовую функцию в ряд Тейлора по степеням т. В результате получим для

Рассмотрим -преобразование этой функции, равное искомой передаточной функции:

где

Используем приближенные равенства Тогда

Если а следовательно, и все обратные разности в точке равны нулю, и, кроме того, при введении ограничения множитель может быть отброшен, то на основании формулы изображения обратной разности (2.64) передаточная функция может быть записана в виде

где — передаточная функция при отсутствии запаздывания Ряд в квадратных скобках правой части последнего выражения сходится и представляет собой экспоненциальную функцию. В результате получаем

т. (2.131)

Второй сомножитель правой части (2.131) при (или что соответствует переходу к непрерывной системе, приобретает известный вид передаточной функции звена временного запаздывания:

Если то целую часть запаздывания в соответствии с формулой (2.54), можно выделить и учесть в передаточной функции в виде множителя а к дробной части применить формулу (2.131).

Формула (2.131) несколько сложна для практического использования. Поэтому для часто встречающегося случая целесообразно ограничиться линейным членом

ряда Тейлора. В результате получается упрощенная формула

которая и может использоваться.

При нахождении передаточных функций импульсных систем, содержащих экстраполяторы различного вида, удобно использовать для получения изображения Лапласа приведенной весовой функции, в соответствии с рис. 2.12, г, зависимость

где изображение Лапласа для выходной величины экстраполятора (рис. 2.12, б) при поступлении на его вход с выхода импульсного элемента первого рода единственной дискреты Оно совпадает с передаточной функцией экстраполятора (рис. 2.12, б). Величину можно назвать приведенной передаточной функцией непрерывной части.

Можно использовать на входе экстраполятора вместо функции сигнал более сложного вида, например единичную решетчатую функцию для которой -преобразование будет Тогда передаточная функция экстраполятора может быть найдена из формулы

где представляет собой изображение Лапласа выходной величины в этом случае.

При использовании на входе экстраполятора линейной нарастающей решетчатой функции

z-преобразование которой передаточная функция экстраполятора

где изображение Лапласа выходной величины экстраполятора в этом случае. Можно применять и более сложные виды входных сигналов.

Рассмотрим теперь нахождение дискретной передаточной функции непрерывной части ЦАС. На рис. 2.13 изображен линеаризованный разомкнутый контур управления системы с ЦВМ. Непрерывный сигнал ошибки поступает на линеаризованный входной преобразователь и рис. 2.3) и приобретает безразмерный (цифровой) вид Далее сигнал преобразуется в решетчатую цифровую функцию соответствующую дискретному опросу входных устройств, идеальным импульсным элементом первого рода и поступает на вход ЦВМ.

Рис. 2.13. Структурная схема одноканальной линеаризованной системы с ЦВМ

На выходе ЦВМ будет цифровой решетчатый сигнал который поступает на вход идеального импульсного элемента второго рода и превращается в сигнал в соответствии с формулой (2.117). Далее сигнал проходит через линеаризованный выходной преобразователь и экстраполятор с передаточной функцией на вход непрерывной части с передаточной функцией

При нахождении передаточной функции непрерывной части она обычно рассматривается совместно с линеаризованными преобразователями Н - К и К — Н.

Заметим, что введение в структурную схему на рис. 2.13 идеального импульсного элемента второго рода сделано с целью формального изображения экстраполятора в виде динамического звена с передаточной функцией Однако в действительности на выходе ЦВМ действует идеальный импульсный элемент первого рода. Поэтому при рассмотрении физических явлений в ЦАС удобнее приведенную передаточную функцию непрерывной части (2.133) определять через изображение импульса на выходе экстраполятор который будет иметь место при поступлении на его вход либо единственной

единичной дискреты либо сигнала более сложного вида.

1
Оглавление
email@scask.ru