39812

Устойчивость АСР

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ПП зависит как от свойств системы так и от вида возмущающего воздействия. Устойчивость системы это ее способность переходить из исходного равновесного состояния в другое равновесное состояние после приложения внешнего воздействия и возвращаться к исходному состоянию равновесия после снятия этого воздействия. Если САР является линейной или линеаризованной то под влиянием воздействия xt изменение переменной yt во времени является решением дифференциального уравнения: Если в некоторый момент времени t1 воздействие xt с системы снять и...

Русский

2013-10-08

81 KB

11 чел.

Лекция 8.

Устойчивость АСР.

Система автоматического регулирования, как любая динамическая система, характеризуется переходным процессом, возникающим в ней при нарушении ее равновесия каким-либо воздействием – это могут быть сигналы управления, настройки, помехи и т.д.

ПП зависит как от свойств системы, так и от вида возмущающего воздействия.

Одной из основных динамических характеристик является ее устойчивость.

Устойчивость системы - это ее способность переходить из исходного равновесного состояния в другое равновесное состояние после приложения внешнего воздействия и возвращаться к исходному состоянию равновесия после снятия этого воздействия.

Неустойчивая система не возвращается к состоянию равновесия, из которого она по тем или иным причинам вышла, а непрерывно удаляется от него или совершает вокруг него недопустимо большие колебания.

Если САР является линейной или линеаризованной, то под влиянием воздействия x(t) изменение переменной y(t) во времени является решением дифференциального уравнения:

Если в некоторый момент времени t1 воздействие x(t) с системы снять и предоставить систему самой себе, то изменение переменной y(t) во времени будет решение уравнения:

- однородное диф. уравнение.

.

Решения уравнения могут иметь следующие виды:

i – корни полинома = 1) i – вещественные, y(t)=Aie-it, где Ai –постоянные интегрирования, определяемые параметрами системы и начальными условиями.

2) i±ji- комплексно-сопряженные, y(t)= Aie-itsin(it+i), где

Ai – начальная амплитуда,

i – начальная фаза.

3) i = 0, y(t)=A.

При рассмотрении однородного диф. уравнения достаточно, чтобы свободное движение (при нулевых начальных условиях) асимптотически стремились к нулю.

Условие устойчивости: корни характеристического полинома должны находиться в левой полуплоскости.

Непосредственное вычисление корней уравнения выше 4-го порядка затруднительно. Поэтому, для определения: устойчива ли система, пользуются критериями устойчивости, которые определяют условия необходимые и достаточные, для того чтобы корни характеристического уравнения системы имели отрицательную вещественную часть.

Критерии устойчивости:

  1.  алгебраические (Рауса, Вышнеградского, Гурвица) – исследование полинома и его коэффициентов,
  2.  частотные (Найквиста, Михайлова) – работа с частотными характеристиками.

Критерий Гурвица.

Критерий Гурвица основам на построении специальных определителей характеристического уравнения, называемых определителями Гурвица. При составлении определителя Гурвица m-го порядка руководствуются следующими правилами:

  1.  выписывают по главной диагонали все коэффициенты от аm-1 до а0 в порядке убывания индексов;
  2.  дополняют все столбцы определителя вверх от диагонали коэффициентами с последовательно убывающими индексами, вниз – с последовательно возрастающими индексами;
  3.  на место коэффициентов, индексы которых больше m и меньше нуля ставят 0.

Критерий Гурвица формулируется следующим образом: для того, чтобы САР была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы все определители, составленные по коэффициентам характеристического уравнения были положительными, при этом аm должно быть больше 0.

Критерий Михайлова.

- функция Михайлова.

Графическое отображение этой функции называется годографом Михайлова.

По критерию Михайлова, чтобы система была устойчивой, необходимо чтобы годограф Михайлова пи изменении частоты от 0 до + последовательно описывал m квадрантов в положительном направлении на комплексной плоскости и начинался с положительной полуоси.

Критерий Найквиста.

Об устойчивости системы судят по характеристике разомкнутой системы. Для того, чтобы система была устойчива, АФЧХ разомкнутой системы не должна охватывать точку с координатами (-1, j).

Если при какой-то частоте АФЧХ пересекает отрицательную полуось – это значит, что сдвиг фаз между входным и выходным сигналами составляет -.

Если мы замкнем ООС, тогда на этой частоте ООС станет положительной и, поведение системы будет зависеть от коэффициента передачи на этой частоте. Если к1, то колебания будут затухать, если 1, то процесс будет расходящимся.

Если АФЧХ разомкнутой системы охватывает точку (-1, j), то система неустойчива.

Устойчивость замкнутой системы определяется следующим образом:

m – положительных корней.

Пересечение сверху вниз – положительный переход, снизу вверх – отрицательный переход.

Для того, чтобы замкнутая система была устойчива сумма положительных и отрицательных переходов (с учетом знака) = m/2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54197. Клуб веселых математиков 309.5 KB
  Сегодня мы открываем клуб веселых математиков. В соревнованиях участвуют два класса - две команды. Это лучшие математики, которые не унывают, быстро считают, хорошо решают задачи, любознательны, живут весело и дружно.
54198. Сценарій позакласного заходу: «Математика – зліва, математика - справа» 134 KB
  Бажаю вам дорогі друзі шановні академіки успіхів у вивченні цариці наук Математики 1 учень вбігає Хлопці я чув що в школі буде тиждень математики Уявляєте весь тиждень сама лиш тільки математика 2 учень з місця Та не може такого бути 3 учень вбігає У мене для вас ось така новина Всіх вчителів направили на курси залишилися лише математики. 1 учень Ну. Учень Як зібрався математику вивчати То до класу на уроки вирушай. Виконується цікавий номер Учень Сорокап'ятирічний чоловік покохав п'ятнадцятирічну дівчину.
54200. Конкурс знавців математики «Мадонна Математика» 714 KB
  Сьогодні будемо ми друзі Царицю всіх наук вітати. Не всі ви в майбутньому станете математиками але математика потрібна і в науці і в техніці і в повсякденному житті. Ще в давні часи математику називали царицею наук ключем до всіх наук. Одне слово одне слово Математику Чом по курсу спішать на морях кораблі Хуртовини й тумани долають в імлі Капітани не ледачі Не лякають їх задачі Одне слово одне слово Математики Хочеш лікарем стати хочеш в космос літати Перш за все треба друже математику знати Всі повинні шанувати Ікси...
54201. Математична конференція «Золотий переріз – душа гармонії» 502 KB
  І називається вона Золотий переріз душа гармонії. Теорему Піфагора знає кожен школяр а про золотий переріз – далеко не всі. Про золотий переріз знали ще в Давньому Єгипті й Вавилоні в Індії та Китаї.
54202. Математичний гурток для творчих дітей 623 KB
  Для пробудження в учнів інтересу до математики дуже важлива позакласна робота та особливо гурткова. Декілька років я керую гуртком «Цікава математика». Основним своїм завданням як керівника гуртка вважаю саме пробудження інтересу до свого предмету. До роботи в гуртку я залучаю в першу чергу творчих дітей, які не дуже дружать з математикою, бо не бачать в ній можливостей для реалізації своїх творчих сил.
54203. Математика і поезія – два крила натхнення 417.5 KB
  Прищеплювати інтерес до предметів математики та літератури; активізувати і стимулювати розумову і пізнавальну діяльність учнів; розвивати вміння й навички розмірковувати, розширювати кругозір; виховувати в учнів свідоме ставлення до одержання знань.
54204. Додавання та віднімання чисел частинами. Задачі на різницеве порівняння 60 KB
  Правильно це Буратіно. Відправляючись в країну дурнів Буратіно потрапляє в казковий математичний ліс. Ось і вибрався Буратіно із лісу знайшов стежку і вона привела його до будинку Мальвіни. Мальвіна запросила Буратіно в гості напоїла чаєм і вирішила перевірити його знання з математики.
54205. Множення чисел 1 і 0. Множення на 1 і 0. Задачі на дві і три дії 36 KB
  Множення чисел 1 і 0. Множення на 1 і 0.Ознайомити учнів із випадками множення коли одним із множників є число 1 чи 0. Що таке множення Як називаються числа при множенні Що показує перший другий множник 2.