Глава 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ПОСТРОЕНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Потребность в частотных характеристиках возникает как при проектировании автоматических систем, так и при исследовании свойств спроектированных или уже выполненных систем. Например, амплитудно-частотные характеристики САР позволяют оценивать воспроизведение гармонического задающего воздействия и гашение гармонического возмущения при различных частотах. Логарифмические амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики разомкнутой системы часто используют для проверки устойчивости (см. гл. 6) и для выбора элементов, обеспечивающих желаемые динамические свойства системы (см. гл. 9). В гл. 4 было показано, что по вещественной частотной характеристике легко построить приближенную переходную характеристику. Эти примеры далеко не исчерпывают всего многообразия применения частотных характеристик в инженерных расчетах. широкое использование частотных характеристик базируется на том, что входное воздействие произвольного характера чаще всего может быть представлено в виде эквивалентной ему суммы гармоник различной частоты. Кроме того, гармонический сигнал передается линейными элементами и системами в установившемся режиме без искажения.
Рассмотрим различные методы определения и построения частотных характеристик сложных линейных динамических звеньев, их соединений и систем, которые необходимы для инженерных расчетов.
Частотные характеристики в общем случае рассматривают при изменении угловой частоты а от 0 до
Однако всякое реальное устройство может пропускать гармонические сигналы лишь некоторого конечного диапазона частот, поэтому в каждом конкретном случае целесообразно выяснить, в каком диапазоне частот следует рассматривать частотные характеристики.
Например, для электродвигателя предельное физически допустимое значение угловой частоты входного сигнала [83]
где
номинальный пргицающпй момент двигателя;
коэффициент допустимой перегрузки двигателя;
передаточное число редуктора;
момент инерции вращающихся масс; А — зазор механической передачи.
При расчете систем с электродвигателем частотные характеристики рекомендуется рассматривать лишь при
Во всех случаях частотные характеристики объекта регулирования следует определять в полосе частот, на две декады превышающей спектр частот входного сигнала.
Для уменьшения затрат труда на вычисления и построения частотных характеристик используют зависимости между отдельными характеристиками, графоаналитические методы, номограммы и таблицы.