Частные случаи дифференциальных уравнений

1.ВВЕДЕНИЕ 2.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 1.ЗАПИСЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ В СТАНДАРТНОЙ И ОПЕРАТОРНОЙ ФОРМЕ В теории автоматического регулирования в настоящее время принято записывать дифференциальные уравнения в двух формах. Первая форма записи. Дифференциальные уравнения записываются так, чтобы выходная величина и ее производные находились в левой части уравнения, а входная величина и все остальные члены в правой части.

Кроме того, принято, чтобы, сама выходная величина находилась в уравнении с коэффициентом единица. Такое уравнение имеет вид 1 При такой записи коэффициенты k,k1 kn называют коэффициентами передачи, а T1 Tn постоянными времени данного звена. Коэффициент передачи показывает отношение выходной величины звена к входной в установившемся режиме, т.е. определяет собой наклон линейной статической характеристики звена. Размерности коэффициентов передачи определяются как размерность k размерность yt размерность

gt размерность k1 размерность yt размерность gt Постоянными времени T1 Tn имеют размерность времени. Вторая форма записи. Считая условно оператор дифференцирования p алгебраической величиной, произведем замену в уравнении 2. ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ ЗВЕНА Решим уравнение 2 относительно выходной величины yt yt W1sW2s Wns Здесь W1s,W2s Wns - передаточные функции.

При записи уравнений с изображениями выходной и входной величин по Лапласу передаточные функции сливаются в одну. 3. ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНА Динамические свойства звена могут быть определены по его переходной функции и функции веса. Переходная функция ht представляет собой переходный процесс на выходе из звена, возникающий при подаче на его вход единичного ступенчатого воздействия - скачкообразного воздействия со скачком,

равной единице. Функция веса wt представляет собой реакцию на единичную импульсную функцию. Она может быть получена дифференцированием по времени переходной функции wt 4.ЧАСТОТНАЯ ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ И ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Важнейшей характкристикой динамического звена является его частотная передаточная функция. Ее можно получить с помощью передаточной фкнкции, заменив линейный оператор s на комплексный j. Так как передаточная функция есть отношение изображения по

Лапласу выходной величины к входной, то при переходе от изображения Лапласа к изображению Фурье, мы получим, что частотная передаточная функция является изображением Фурье функции веса, то есть имеет место интегральное преобразование Wj . Частотная передаточная функция может быть представлена в следующем виде WjUjV где U и V - вещественная и мнимая части. WjA , где

A - модуль частотной передаточной функции, равный отношению амплитуде выходнгой величины к амплитуде входной аргументчастотной передаточной функции, равный сдвигу фаз выходной величины по отношению к входной. Для наглядного представления частотных свойств звена используются так называемые частотные характеристики. Амплитудная частотная характеристика АЧХ показывает, как пропускает звено сигнал различой частоты. Оценка пропускания делается по отношению амплитуд выходной и входной величин.

То есть АЧХ - это модуль частотной передаточной функции AWj АЧХ строят для всео диапазона частот , т.к. модуль частотной передаточной функции представляет собой четную функцию частоты. Другой важной характеристикой является фазовая частотная характеристика ФЧХ, которая находится как аргумент частотной передаточной функции argWj 4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ 1. ПОЗИЦИОННЫЕ

ЗВЕНЬЯ Позиционные звенья - это такие звенья , в которых выходная и входная величины в установившемся режиме связаны линейной зависимостью ytkgt.Соответственно, переходная функция будет иметь вид Wsk , где Ns, Ls - многочлены. 1.ИДЕАЛЬНОЕ УСИЛИТЕЛЬНОЕ БЕЗЫНЕРЦИОННОЕ ЗВЕНО 1. Данное звено описывается следующим уравнением aoytbogt 1 Коэффициенты имеют следующие значения ao2 bo4 Запишем это уравнение в стандартной форме.

Для этого разделим 1 на ao yt gt ytkgt 2, где k -коэффициент передачи. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим ytkgt 2. Получим передаточную функцию для идеального звена. Воспользуемся преобразованиями Лапласа ytYs gtGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид

YskGs Wsk 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых начальных условиях, т.е. gt1. Тогда htk1t 5 Функцию веса можно получить дифференцированием переходной функции wt kt 4. Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи и временные характеристики k2 ht21t wt2t

Переходная функция представляет собой ступенчатую функцию с шагом k2, а функция веса - импульсную функцию, площадь которой равна k5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Wsk Wjk 7 WjUjV Uk V6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик. По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции, т.е.

AWj Ak 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj 0 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lgk 7. Построим графики частотных характеристик. Для этого сначала получим их численные значения. k2 A2 0 L20lg2 UV0 Вывод Примером рассмотренного звена может являться механический редуктор, делитель

напряжения, индукционные датчики и т.д. Но беэынерционное звено является некоторой идеализацией реальных звеньев. В действительности ни одно звено не может равномерно пропускать все частоты от нуля до бесконечности. Обычно к такому виду сводится одно из реальных звеньев , рассмотренных ниже , если можно пренебречь влиянием динамических процессов. 4.1.2. УСИЛИТЕЛЬНОЕ ЗВЕНО С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ 1. Данное звено описывается следующим уравнением aoytbogt-

1 Коэффициенты имеют следующие значения ao2 bo4 0,1с Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на ao yt gt- ytkgt- 2, где k -коэффициент передачи. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим ytkgt- 3 2. Получим передаточную функцию для идеального звена. Воспользуемся преобразованиями Лапласа ytYs gt-Gse-s

По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид YskGs e-s Ws ke-s 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса. ПО определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых начальных условиях, т.е. gt1.Тогда htytk gt-k1t 5 Функцию веса можно получить дифференцированием переходной

функции wt kt- 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи и временные характеристики k2 ht21t- wt2t- Переходная функция представляет собой ступенчатую функцию с шагом k2 и запаздыванием на 0,1с, а функция веса - импульсную функцию с таким же запаздыванием, площадь которой равна k2. 5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j

Wsk e-s Wjk e-j kcos-jsin 7 WjUjV Uk cos V-ksin 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик. По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции, т.е. AWj Ak 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj 9

Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lgk 7. Построим графики частотных характеристик. Для этого сначала получим их численные значения. k2 A2 0,1 L20lg2 U2cos0,1 V-2sin0,1 Вывод 4.1.3. УСТОЙЧИВОЕ АПЕРИОДИЧЕСКОЕ ЗВЕНО 1-го ПОРЯДКА 1. Данное звено описывается следующим уравнением a1 aoyt bogt 1

Коэффициенты имеют следующие значения a11,24 ao2 bo4 Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на ao yt gt T1 ytkgt 2, где k -коэффициент передачи, T1 -постоянная времени. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим T1 p1ytkgt 3 2. Получим передаточную функцию для апериодического звена.

Воспользуемся преобразованиями Лапласа ytYs sYs gtGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид T1 sYsYskGs Ws 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых

начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями Лапласа htHs HsWs Переходя к оригиналу, получим htk t 5 Функцию веса можно получить дифференцированием переходной функции wt или из преобразований Лапласа wtws wsWs1 Ws Переходя к оригиналу, получим wt 1t 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса.

Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики k2 T1 0.62 ht 1t wt3. t Переходная функция представляет собой экспоненту. Множитель 1t указывает ,что экспонента рассматривается только для положительного времени t 0. Функция веса - также экспонента, но со скачком в точке t0 на величину . 5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j

Ws Wj 7 WjUjV -j U V 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик. По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции,т.е. AWj A 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj arctgk - arctg -arctgT1 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим

L20lg A L20lg 7. Построим графики частотных характеристик. Для этого сначала получим их численные значения. k2 T1 0.62 A arctg0.62 L20lg U V 4.1.4. НЕУСТОЙЧИВОЕ АПЕРИОДИЧЕСКОЕ ЗВЕНО 1-го ПОРЯДКА 1. Данное звено описывается следующим уравнением a1 - aoyt bogt 1 Коэффициенты имеют следующие значения a11,24 ao2 bo4

Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на ao -yt gt T -ytkgt 2, где k -коэффициент передачи, T -постоянная времени. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим T p-1ytkgt 3 2. Получим передаточную функцию для апериодического звена. Воспользуемся преобразованиями Лапласа yt Ys sYs gtGs

По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид T sYs-YskGs Ws 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями

Лапласа htHs HsWs Переходя к оригиналу, получим htk t 5 Функцию веса можно получить дифференцированием переходной функции wt или из преобразований Лапласа wtws wsWs1 Ws Переходя к оригиналу, получим wt 1t 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики

k2 T 0.62 ht 1t wt3. t Переходная функция представляет собой экспоненту. Множитель 1t указывает ,что экспонента рассматривается только для положительного времени t 0. Функция веса - также экспонента, но со скачком в точке t0 на величину . 5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Ws Wj 7 Wj j UjV U V 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик.

По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции, т.е. AWj A 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj arctgk - arctg -arctg-T 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lg 7. Построим графики частотных характеристик.

Для этого сначала получим их численные значения. k2 T 0.62 A -arctg-0.62 L20lg U V 4.1.5. АПЕРИОДИЧЕСКОЕ ЗВЕНО 2-го ПОРЯДКА 1. Данное звено описывается следующим уравнением a1 aoyt bogt 1 Коэффициенты имеют следующие значения a20,588 a150,4 ao120 bo312 Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на ao yt gt

T1 ytkgt 2, где k -коэффициент передачи, T1 ,T22 -постоянные времени. Если корни характеристического уравнения для дифференциального уравнения 2-го порядка вещественны это выполняется при T1 2T2, то оно является апериодическим 2-го порядка. Проверим это для нашего уравнения T10,42 2T20,14 0,42 014, следовательно, данное уравнение - апериодическое. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .

Получим p2T1 p1ytkgt 3 2. Получим передаточную функцию для колебательного звена. Воспользуемся преобразованиями Лапласа yt Ys sYs s2Ys gtGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид s2YsT1 sYsYskGs Ws 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса.

По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями Лапласа htHs HsWs , где T3,4 Разложив на элементарные дроби правую часть этого выражения, получим Hs Переходя к оригиналу, получим htk1t k 1t 5 Функцию веса можно получить дифференцированием переходной функции wt или из преобразований Лапласа wtws wsWs1

Разложив на элементарные дроби правую часть этого выражения, получим ws Переходя к оригиналу, получим wt 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики 5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Ws Wj 7 Выделим вещественную и мнимую части Wj U V 6.

Получим аналитические выражения для частотных характеристик. По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции, т.е. AWj A 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим

L20lg A L 7. Построим графики частотных характеристик. Для этого сначала получим их численные значения. 4.1.6. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ УСТОЙЧИВОЕ ЗВЕНО 1. Данное звено описывается следующим уравнением a1 aoyt bogt 1 Коэффициенты имеют следующие значения a20,588 a10,504 ao12 bo31,20 Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на ao yt gt

T1 ytkgt 2, где k -коэффициент передачи, T1 ,T22 -постоянные времени. Если корни характеристического уравнения для дифференциального уравнения 2-го порядка комплексные это выполняется при T1 2T2, то оно является колебательным. Проверим это для нашего уравнения T10,042 2T20,14 0,042 014, следовательно, данное уравнение - колебательное. Представим данное уравнение в следующем виде пусть

T2T Тогда уравнение 2 Здесь T - постоянная времени декремент затухания 0 1. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим p22Tp1ytkgt 3 2. Получим передаточную функцию для колебательного звена. Воспользуемся преобразованиями Лапласа yt Ys sYs s2Ys gtGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному.

Тогда уравнение 2 будет иметь вид s2Ys2T sYsYskGs Ws 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями Лапласа htHs HsWs Разложив на элементарные дроби правую часть этого выражения, получим

Hs Заменим в этом выражении , .Тогда Hs Переходя к оригиналу, получим htk k 1t 5 Функцию веса можно получить дифференцированием переходной функции wt или из преобразований Лапласа wtws wsWs1 Переходя к оригиналу, получим wt 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики 5.

Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Ws Wj 7 Выделим вещественную и мнимую части Wj U V 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик. По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции, т.е.

AWj A 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj argk - arg2Tj - T221 - arctg - arctg 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lg 7. Построим графики частотных характеристик. Для этого сначала получим их численные значения. 4.1.6. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ НЕУСТОЙЧИВОЕ ЗВЕНО 1. Данное звено описывается следующим уравнением - a1 aoyt bogt 1

Коэффициенты имеют следующие значения a20,588 a10,504 ao12 bo31,20 Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на ao - yt gt -T1 ytkgt 2, где k -коэффициент передачи, T1 ,T22 -постоянные времени. Если корни характеристического уравнения для дифференциального уравнения 2-го порядка комплексные это выполняется при T1 2T2, то оно является колебательным.

Проверим это для нашего уравнения T10,042 2T20,14 0,042 014, следовательно, данное уравнение - колебательное. Представим данное уравнение в следующем виде пусть T2T Тогда уравнение 2 Здесь T - постоянная времени декремент затухания 0 1. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим p2 - 2Tp1ytkgt 3 2. Получим передаточную функцию для колебательного звена.

Воспользуемся преобразованиями Лапласа yt Ys sYs s2Ys gtGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид s2Ys - 2T sYsYskGs Ws 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых

начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями Лапласа htHs HsWs Разложив на элементарные дроби правую часть этого выражения, получим Hs Заменим в этом выражении , .Тогда Hs Переходя к оригиналу, получим htk k 1t 5 Функцию веса можно получить дифференцированием переходной функции wt или из преобразований Лапласа wtws wsWs1 Переходя к оригиналу, получим wt 6 4.

Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики 5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Ws Wj 7 Выделим вещественную и мнимую части Wj U V 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик.

По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции, т.е. AWj A 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj argk - arg1 - 2Tj - T22 - arctg - arctg 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lg 7. Построим графики частотных характеристик.

Для этого сначала получим их численные значения. 4.1.5. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ КОНСЕРВАТИВНОЕ ЗВЕНО 1. Данное звено описывается следующим уравнением aoyt bogt 1 Коэффициенты имеют следующие значения a20,0588 ao12 bo31,20 Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на ao yt gt ytkgt 2, где k -коэффициент передачи, T2 -постоянная времени. Это уравнение является частным случаем колебательного уравнения при 0.

Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим T2p21ytkgt 3 2. Получим передаточную функцию для колебательного звена. Воспользуемся преобразованиями Лапласа yt Ys s2Ys gtGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид T2s2YsYskGs Ws 4 3.

Найдем выражения для переходной функции и функции веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями Лапласа htHs HsWs Разложив на элементарные дроби правую часть этого выражения, получим Hs Заменим .Тогда Hs Переходя к оригиналу, получим htk1t 5

Функцию веса можно получить из преобразований Лапласа wtws wsWs1 Переходя к оригиналу, получим wt k0sin0t1t 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики 5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Ws Wj 7 U V0 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик.

По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции, т.е. AWj A 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj argk - arg1-T220 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lg 10 7. Построим графики частотных характеристик.

Для этого сначала получим их численные значения. 4.2. ИНТЕГРИРУЮЩИЕ ЗВЕНЬЯ 4.2.1. ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ ИДЕАЛЬНОЕ ЗВЕНО 1. Данное звено описывается следующим уравнением a1 bogt 1 Коэффициенты имеют следующие значения a11,24 bo4 Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на a1 gt kgt 2, где k -коэффициент передачи.

Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим pytkgt 3 2. Получим передаточную функцию для данного звена. Воспользуемся преобразованиями Лапласа ytYs sYs gtGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид sYskGs Ws 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции

веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями Лапласа htHs HsWs Переходя к оригиналу, получим htkt1t 5 Функцию веса можно получить дифференцированием переходной функции wt wt k1t 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса.

Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики 5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Ws Wj 7 Wj U0 V 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик. По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции,т.е.

AWj A 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj argk - argj - arctg 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lg 7. Построим графики частотных характеристик.Для этого сначала получим их численные значения. 4.2.2. ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ ИНЕРЦИОННОЕ ЗВЕНО 1. Данное звено описывается следующим уравнением a1 bogt 1

Коэффициенты имеют следующие значения a20,0588 a10,504 bo31,20 Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на a1 gt T kgt 2, где k -коэффициент передачи, T -постоянная времени. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим Tp2pytkgt 3 2. Получим передаточную функцию для апериодического звена.

Воспользуемся преобразованиями Лапласа ytYs sYs s2Ys gtGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид Ts2YssYskGs Ws 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых

начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями Лапласа htHs HsWs Разложив на элементарные дроби правую часть этого выражения, получим Hs Переходя к оригиналу, получим ht - kT1tkt1tkT t 5 Функцию веса можно получить из преобразований Лапласа wtws wsWs1 Разложив на элементарные дроби правую часть этого выражения, получим ws

Переходя к оригиналу, получим wtk1t 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики 5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Ws Wj 7 Wj U V 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик. По определению амплитудная частотная характеристика

АЧХ - это модуль частотной передаточной функции,т.е. AWj A 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj argk - argj - arg - arctg - arctgT 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lg 7. Построим графики частотных характеристик.Для этого сначала получим их численные значения. 4.2.3.

ИЗОДРОМНОЕ ЗВЕНО 1. Данное звено описывается следующим уравнением a1 bogt 1 Коэффициенты имеют следующие значения a11,24 bo4 b14 Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на a1 gt k kgt 2, где k1 , k -коэффициент передачи. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим pytk1pkgt 3 2. Получим передаточную функцию для апериодического звена.

Воспользуемся преобразованиями Лапласа ytYs sYs gtGs sGt По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид sYsk1sGskGs Ws 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых

начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями Лапласа htHs HsWs Переходя к оригиналу, получим ht 1t 5 Функцию веса можно получить из преобразований Лапласа wtws wsWs1 Ws Переходя к оригиналу, получим wt k1tk1t 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики 5.

Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Ws Wj 7 Uk1 V 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик. По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции,т.е. AWj A 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj 9

Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lg 7. Построим графики частотных характеристик.Для этого сначала получим их численные значения. 4.3.1.ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ ИДЕАЛЬНОЕ ЗВЕНО 1. Данное звено описывается следующим уравнением aoyt 1 Коэффициенты имеют следующие значения ao2 b14 Запишем это уравнение в стандартной форме.

Для этого разделим 1 на ao yt ytk 2, где k -коэффициент передачи. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим ytkpgt 3 2. Получим передаточную функцию для идеального звена. Воспользуемся преобразованиями Лапласа ytYs gtGs sGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному.

Тогда уравнение 2 будет иметь вид YsksGs Wsks 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса из преобразлваний Лапласа,т.е. htHs HsWs k Переходя к оригиналу, получим htkt 5 Функцию веса можно получить по преобразованию Лапласа из передаточной функции wtws wsWs1ks Переходя к оригиналу, получим wtk 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса.

Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи и временные характеристики 5. Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Wsks Wjjk 7 WjUjV U0 Vk 6. Получим аналитические выражения для частотных характеристик. По определению амплитудная частотная характеристика АЧХ - это модуль частотной передаточной функции, т.е.

AWj Ak 8 Фазовая частотная характеристика ФЧХ - это аргумент частотной передаточной функции, т.е. argWj arctgk 9 Для построения логарифмических частотных характеристик вычислим L20lg A L20lgk 7. Построим графики частотных характеристик. Для этого сначала получим их численные выражения. 4.3.2.ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ РЕАЛЬНОЕ ЗВЕНО 1. Данное звено описывается следующим уравнением a1 aoyt 1

Коэффициенты имеют следующие значения a11,24 ao2 b14 Запишем это уравнение в стандартной форме. Для этого разделим 1 на a1 yt T ytk 2, где k -коэффициент передачи, T1 -постоянная времени. Запишем исходное уравнение в операторной форме, используя подстановку p .Получим Tp1ytkpgt 3 2. Получим передаточную функцию для апериодического звена.

Воспользуемся преобразованиями Лапласа ytYs sYs gtGs sGs По определению передаточная функция находится как отношение выходного сигнала к входному. Тогда уравнение 2 будет иметь вид TsYsYsksGs Ws 4 3. Найдем выражения для переходной функции и функции веса. По определению аналитическим выражением переходной функции является решение уравнения 2 при нулевых

начальных условиях, т.е. gt1 или по преобразованиями Лапласа htHs HsWs Переходя к оригиналу, получим ht t 5 Функцию веса можно получить из преобразований Лапласа wtws wsWs1 Ws Переходя к оригиналу, получим wt t 1t 6 4. Построим графики переходной функции и функции веса. Подставляя исходные данные, вычислим коэффициент передачи, постоянные времени и временные характеристики 5.

Получим частотную передаточную функцию, заменив в передаточной функции 4 s на j Ws Wj Wj 6.Найдем АЧХ AWj A Найдем ФЧХ argWj arctgk-arctgT L20lgA L20lg 4.3.3.ФОРСИРУЮЩЕЕ ЗВЕНО 1-го ПОРЯДКА Данное звено описывается следующим уравнением a0yt b0gt yt gt k1 k p ytk1pgtkgt ytYs gtGs Ysk1sGskGs Wsk1sk Hs k1 htk1tk1t Wjk1jk Uk Vk1 AWj A argWj arctg L20lgA

L20lg 4.3.4.ФОРСИРУЮЩЕЕ ЗВЕНО 2-го ПОРЯДКА a0yt b0gt yt gt ytk k kgt ytk2p2gtk1pgtkgt Ysk2s2k1skGs Wsk2s2k1sk Hsk2sk1 htk k1tk11t wsWsk2s2k1sk wtk k kt Wjk1jk - k22 Uk - k22 Vk1j A arctg L20lg