3. ДЕТАЛИЗИРОВАННЫЕ СТРУКТУРЫ
Детализированными структурами во временной области называются структурные изображения, содержащие только дифференцирующие, интегрирующие и усилительные звенья (в том числе и усилительные звенья с переменными параметрами) с полностью вскрытыми связями между этими звеньями.
Переход к детализированному структурному изображению поясним на относительно простом примере. Пусть задано линейное дифференциальное уравнение с переменными параметрами вида
где
— символы частных производных, введенные для учета случая двух аргументов.
В данном случае порядок уравнения принят относительно небольшим но методика построения структуры обобщается на линейное уравнение любой сложности.
Переход к детализированной структуре проведем по этапам. Первый этап — получение уравнения в условно-разре-шенной форме. Перенесем в выражении (IX.25) все члены левой части, кроме старшего, в правую часть:
и, проведя формальное интегрирование, перейдем к условно-разрешенной форме уравнения:
где
Второй этап — разметка основных линий на структуре. На рис. IX.4, а размечаем линии входной и выходной величины х и линию сигнала, соответствующего всей правой части уравнения
Третий этап — построение прямых и обратных связей. Используя формулу (IX.28), строим левый участок структуры, содержащей согласно-параллельные связи, а по формуле
получаемой путем несложных преобразований формулы (IX.27), строим правую часть структуры, содержащую обратные (встречнопараллельные) связи. Тот же результат получается при переходе от общего уравнения (IX.25) к нормальной системе уравнений Коши.
Если физическая система имеет постоянные коэффициенты, то принцип построения детализированной структуры остается неизменным, но в блоках коэффициентов записываются постоянные числа, а не функции времени.
Рис. IX.4. (см. скан) Детализированные структуры системы управления с переменными параметрами
Заменой при нулевых начальных условиях от структурного изображения просто перейти к структурной схеме, но можно условные решения сразу получать в области изображений. Так, для операторного уравнения апериодического звена
Условное решение относительно старшего члена левой части составляет
Ему отвечает детализированная структурная схема, приведенная на рис. IX.4, б. Если условное решение получить относительно младшего члена левой части уравнения
то соответственно изменяется вид детализированной структурной схемы (рис. IX.4, в).
Для дальнейшего математического и структурного анализа могут применяться различные условно-разрешенные формы уравнений. Для решения уравнений методами машинной математики, главным образом на непрерывных вычислительных электронных машинах, используется детализированная структура на интеграторах. В этом случае детализированное структурное изображение одновременно является структурой электронной модели. Если для системы с переменными параметрами определяются условия накопления реакции в заданный момент наблюдения от воздействия установленной формы, но с изменяющимся рабочим интервалом 0, то предварительно определяется параметрическая весовая функция из сопряженных уравнений с реверсированным аргументом, которые мы условимся называть просто сопряженными уравнениями.
Для системы, имевшей исходное уравнение (IX.25), сопряженные уравнения имеют вид
Для построения детализированной структуры надо уравнение (IX.31) преобразовать в условно-разрешенную форму
После этого, как показано на рис. IX.4, г, легко наметить цепочку двукратного интегрирования для импульса входящего в первый член правой части условного решения, и далее образовать отрицательные обратные связи для каждого из последующих слагаемых. При получаем следующие группы преобразований сигнала местными обратными связями: