Методические рекомендации по выполнению типового задания, страница 2
Описание файла
PDF-файл из архива "Методические рекомендации по выполнению типового задания", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "теория автоматического управления (тау)" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "теория автоматического управления (тау)" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 2 страницы из PDF
Решить задачу анализа выходных процессов с помощью Z-преобразования, следуяпримеру 6.7,6.8 .2. Исследовать устойчивость, следуя примеру 5.17.Найти свободное, вынужденное движения и выходной сигнал системы x (k 1) x2 (k ) 1 x2 (k 1) 4n 4 x1 (k ) n 5 x2 (k ) g (k )y (k ) x1 (k ) x2 (k )n x1 (0) 5 x (0) 3 2g (k ) 2РешениеСпособ 1.I)01 A 4n 4 n 5 n 0B , C 1 1 , x0 5 1 3 Найдём СЗ и СВ матрицы A:1A E n 5 2 4 n 4 4n 4 n 5 2 n 5 4 n 1 016Решим полученное уравнение:22D n 5 16 n 1 n 2 6n 9 n 3n 5 n 31,2 22n 21 n 122 4 1 1 Соответствующие им СВ будут h1 , h 2 . 4 n 1xсв (k ) C1h1 4k C2 h2 (n 1) k n 1 1 xсв (0) C1 C2 5 4 n 1 3 nn3 4 5 (n 1) 35, C2 C1 n3n3 1xсв (k ) 4nn 5 (n 1) 3 k 1 3 4 5 4 n 1 kn3 n 1 n 3II) Axчастн (k ) BA B B 4 n 4 A n 5 B 222B , A3n3n2 1kxвын (k ) C1h1 4k C2 h2 n 1 3n 1xвын (0) 0 1 1 2 1CC12 4 n 13n 122C1 , C2 3 n 3n n 3xвын (k ) 1 2 1 k22 14 n 1 k n n 3 n 13 n 3 43n 1 nnn(1)334 5 1 5 2 k 1 2 2 1kx( k ) 4 n 1 4 n 1 n 33 n 3 3n 1n3n n 3 III)17 n n(n 1) 3(n 1) 3 5 22 k5ky ( k ) 3 4 n n 13 n 3 3 n 3 n3n3Способ 2.I)G ( z ) Z g (k ) zE A11 z 4n 4 z n 512zz 1 z (n 5) 11z 2 (n 5) z 4(n 1) 4n 4 z II)C zE A 1 z (n 5) 111 1 4n 4 z z 4 z n 1 1 z 3n 1 1 z z 4 z n 1 W x ( z ) zE A B 1W y ( z ) C zE A B 1III) z (n 5) 1 01 z 4 z n 1 4n 4 z 1 11 z 4 z n 1 z 111 z1 1 z z 4 z n 1 z 4 z n 1 X ( z ) zE A zx0 W x ( z )G ( z ) 1 n z (n 5) 1 12 z 1z5 z 4 z n 1 4n 4 z 3 z 4 z n 1 z 1 z n nz (n 5) 3 1z2z5 5 z 4 z n 1 4n n 4 n 3z z 1 z 4 z n 1 z 5 5 Y ( z ) C zE A zx0 W y ( z )G ( z ) 1 n 2 1 z zzz 3n 1 1 z 5 z 1 z 4 z n 1 z 4 z n 1 3 n n z z 3 3n 1 3 2 z 6 5 z 4 z n 1 18Перейдём к оригиналам.
Для X имеем: nnn z z 3 n 5 5zz55 AB/z n 1z4 z 4 z n 1nnn 5 z 3 5 n 5 5 A z 4 B z n 1 z 4:nn 3 n B 3 n55n3 n 15Bn3z n 1:n3 4 n53 4 A n 3 A n35nn3 4 3 n 1zz5 5/n 3 z n 1n3z42zzzzABC/z 1z4z n 1 z 1 z 4 z n 12 A z 4 z n 1 B z 1 z n 1 C z 1 z 4z 1:2 3nA A z 4:23n2 3B n 3 B 23 n 3z n 1:2n n 32 z2z2z/3n z 1 3 n 3 z 4 n n 3 z n 12 n n 3 C C n n z 3 z 4n 4 zz5 5 AB/z4z n 1 z 4 z n 1nn3z 4n 4 A z n 1 B z 455z 4:nn12 4n 4 A 3 n 5519 n nn4 3 n 1 12 4n 4 5 55 A n3n3z n 1:nn3n 3 4n 4 B n 355nn3n 3 4n 4 55Bn3 n nn4 3 n 1 3n 3 4n 4 zz 5 55 /n3z4n3z n 1zzz2z2ABC/z 1z4z n 1 z 1 z 4 z n 12 z A z 4 z n 1 B z 1 z n 1 C z 1 z 4z 1:2 3nA A z 4:23n8 3B n 3 B 83 n 3z n 1:2n 2 n n 3 C C /X ( z) 4 2 n 12z8zz3n z 1 3 n 3 z 4 n n 3 z n 1n3z n 1n3z 4 3n z 1 3 n 3 z 4 n n 3 z n 1nn3 n 13n 3 4 n 1 5 5 z282 n 1zzzzn3z4n3z n 1 3n z 1 3 n 3 z 4 n n 3 z n 1 34n 5 2 n 1n n 3z3 n n 1 5 z2z2z2z n n 3 (n 1) n 2n9 3 n 1 6 5zz 5 Y ( z ) CX ( z ) z4n n 3z n 13 n 3 n n(n 1) 3(n 1) 3 5 52 k2 ky ( k ) 3 4 n n 1n3n33 n 3 3 n 3 20Решение в системе Mathcad 2000 (прилагается к указаниям).2122232425Задание № 141.
Построить фазовую траекторию, следуя примеру 7.9.2. Построить фазовый портрет, следуя примеру 7.11.Для системыT1n; a ; b 1n 110а) построить фазовую траекторию: x(0) 5, x(0) 5б) построить фазовый портрет методом изоклинРешениеTx x F ( ) Tx x F ( g x) g xg 0Tx x F ( x) x y1 y T F ( x) y F ( x) dy1 F ( x) dy 1 ; n 1 1dxT y dx y(I)F ( x) 1 x261 dy n 1 1y dx1 y ln y 1 Cn 1(II)dy n 1dxy n 1 x CF ( x) 0 (III)F ( x) 1 xУравнение изоклин:1 dy n 1 1y dx1 ln y 1 y Cn 1dy const .dx(I)1 dyn 1 n 1 1 C y dxy C n 1(II)dy n 1 Cdx(III)1 dyn 1 n 1 1 C y dxy C n 1C0n+1-2(n+1)-3(n+1)n 123 n 12n 1yC n 1yn 1C n 1112-112-1121122-2-2227Красным цветом показана фазовая траектория x(0) 2.5a, x (0) 2 .Задание № 15Исследовать абсолютную устойчивость, следуя примеру 8.7.annnn; b 1; T1 ; T2 ; T3 .10101001000При каких значениях коэффициента усиления «k» система будет абсолютно устойчива?Решение1)111s1 ; s2 ; s3 T3T1T2Все полюсы лежат в левой полуплоскости, следовательно, линейная часть устойчива.2)28b tga0 F ( ) pp3)W (i ) W ( s ) k T 21kT1i 1T2i 1 T3i 1 2 T1T2 T1T3 T2T3 1 3T1T2T3 T1 T2 T3 ik 2s i 1 T2 2 2 1 T32 2 1T12 2 1 T2 2 2 1 T32 2 1W (i ) Re W (i ) i Im W (i ) 2 T1T2 T1T3 T2T3 1 4T1T2T3 2 T1 T2 T3 k 2 2 ik T1 1T22 2 1T32 2 1 T12 2 1T22 2 1T32 2 1Im W (i ) 0 4T1T2T3 2 T1 T2 T3 0T12 2 1T22 2 1T32 2 1 2 2T1T2T3 T1 T2 T3 0 2T1T2T3 T1 T2 T3T1 T2 T3T1T2T3Re W (i )T1 T2 T3T1T2T3T1 T2 T3T1T2 T1T3 T2T3 1T1T2T3 k 2 T1 T2 T3 2 T1 T2 T3 2 T1 T2 T3 1 T2 1 T3 1 T1T1T2T3T1T2T3T1T2T3Re W (i ) 0 k 2 T1T2 T1T3 T2T3 10T12 2 1T22 2 1T32 2 1 2 T1T2 T1T3 T2T3 1 01T1T2 T1T3 T2T311TT T T T T2 1 2 3 T T T T T T 1 2 312 13 2 3T1T2 T1T3 T2T3 ik ImW ( i )1 21111 T 21 T 21 T1T1T2 T1T3 T2T3T1T2 T1T3 T2T3 2 T1T2 T1T3 T2T3 3 T1T2 T1T3 T2T3 Re W (i )Im W (i )290k000T1 T2 T3T1T2 T1T3 T2T3 1T1T2T3T1 T2 T3T1T2T3 k 2 T T T1 2 3 1 T 2 T1 T2 T3 1 T 2 T1 T2 T3 1 T1 2 3T1T2T3T1T2T3T1T2T3011T1T2 T1T3 T2T31TT T T T T2 1 2 3 T T T T T T 1 2 312 13 2 3T1T2 T1T3 T2T3k 21111 T 21 T 21 T1T1T2 T1T3 T2T3 2 T1T2 T1T3 T2T3 3 T1T2 T1T3 T2T3 0Для абсолютной устойчивости необходимо, чтобы годограф W (i ) не пересекал луча 1 1( , ] , и через точку , 0 можно было провести прямую Попова, лежащую левееp p годографа.k k 2 T1T2 T1T3 T2T3 1n2 22 22 2T1 1T2 1T3 1 10n T12 2 1 T2 2 2 1 T32 2 110 T1T2 T1T3 T2T3 12при T1 T2 T3T1T2T3при n=11 получаем:1110001211642881251134431k 10000 134.43112221100010При положительном k 134.431 система будет абсолютно устойчивой.Задание № 1630Исследовать систему на наличие автоколебаний, следуя примеру 8.6.nnnn; b 1; T1 ; T2 ; T3 .10101001000При каких значениях коэффициента усиления «k» в системе возможны автоколебания?Решение1)aW (i ) W ( s ) k T 21kT1i 1T2i 1 T3i 1 2 T1T2 T1T3 T2T3 1 3T1T2T3 T1 T2 T3 ik 2s iT 1 T2 2 2 1 T32 2 1212 1 T2 2 2 1 T32 2 12)Используя гармоническую линеаризацию, заменим элемент f на WН (c) q(c) iq1 (c) ,где q, q1 - коэффициенты гармонической линеаризации.11M Н (c ) WН (c)q(c) iq1 (c)Для релейного элемента с зоной нечувствительности 4ba21 2 , c aq (c ) cc0, c aq1 (c) 0 c2,caM Н (c) 4b c 2 a 2, c a c c 2 2a 21M Н (c) 4 b c 2 a 2 c 2 a 2 c c 2 2a 21 0 c* a 24 b c 2 a 2 c 2 a 2M Н (c* ) 1 a2 b3)Условие возникновения автоколебаний W (i ) M Н (c) .