Цепь якоря двигателя постоянного тока

 

Дифференциальное уравнение якорной цепи (по 2-му закону Кирхгофа):

или

,

где – электромагнитная постоянная времени.

Входной величиной звена будем считать разность , а выходной величиной – ток якоря I_я. Запишем уравнение якорной цепи для изображений величин:

Находим передаточную функцию звена:

Получена передаточная функция апериодического звена. Коэффициентом К является величина – проводимость цепи якоря. Цепь якоря обладает электромагнитной инерцией, обусловленной ее индуктивностью.

 

Резистивно-емкостный фильтр низких частот

 

 

Входная величина звена – напряжение U₁, выходная величина звена – напряжение U₂.

 

 

Статический коэффициент передачи фильтра К=1, постоянная времени фильтра:

Т = RC.

При скачке входного напряжения U₁ выходное напряжение U₂ нарастает по экспоненте (по мере заряда конденсатора и снижения тока в цепи конденсатора) и стремится к значению входного напряжения.

Такой фильтр хорошо пропускает сигналы низких частот (при ω < < 1/T значение АЧХ близко к единице) и подавляет сигналы высоких частот (при ω > > 1/T значение АЧХ близко к нулю).

 

Механическая инерционная система ( демпфер и пружина ).

 

Входной величиной (воздействием) будем считать перемещение конца пружины x, а выходной величиной (реакцией) – перемещение поршня y. Тогда данную систему можно описать как апериодическое звено с единичным коэффициентом К=1.

 

Постоянная времени Т=δ /с, где δ – коэффициент вязкого трения при движении поршня [Нс/м], с – коэффициент жесткости пружины [Н/м].

Если переместить конец пружины на некоторое расстояние, то поршень переместится на такое же расстояние, но не мгновенно, а за время примерно равное 3Т. Величина y будет изменяться во времени по экспоненте (см. переходную функцию апериодического звена).

При таком математическом описании не учитывается масса поршня (если поршень обладает значительной массой, то данная модель может оказаться неверной – переходные процессы будут колебательными).

 

Билет 14

1. Понятие устойчивости систем автоматического управления.

Система находится в состоянии равновесия, если при отсутствии воздействия на систему возмущающих факторов ошибка регулирования (разность между заданным и фактическим состоянием системы) стремится к нулю. Под устойчивостью понимается способность динамической системы возвращаться в равновесное состояние после окончания действия возмущения, нарушившего это равновесие. Неустойчивая система после воздействия возмущения удаляется от равновесного состояния или начинает совершать вокруг него колебания с нарастающей амплитудой.

Рис. 4.1.1.Возникновение неустойчивых (расходящихся) колебаний в системе можно проследить на примере следящей системы с обратной связью (рис. 4.1.1). Допустим, что в установившемся состоянии равновесия при опорном сигнале u_o на регуляторе Р выходное состояние объекта управления ОУ равно y_уст. Это состояние поддерживается сигналом рассогласования е_уст, который формируется в регуляторе Р по разности опорного сигнала и сигнала обратной связи у_ос-уст, т.е. е_уст = u_o-у_ос-уст. В первый момент включения системы в силу инерционности обратной связи у_ос = 0, а, следовательно, e(t) > > е_уст, что вызывает нарастание выходной величины y(t), которая будет стремиться к y(t) > > у_уст по крайней мере, до тех пор, пока сигнал обратной связи не начнет уменьшать значение e(t). Однако значительно возросшая величина y(t) через ОС передается на вход регулятора системы и может настолько существенно уменьшить значение e(t), что это может привести к последующему снижению величины выходного сигнала до значений y(t) < < у_уст, т.е. к возникновению колебательного процесса относительно равновесного состояния. При неблагоприятном соотношении параметров системы колебательный процесс может быть незатухающим и даже расходящимся. Пример такого процесса в концертной акустике хорошо известен – свист из динамиков, если коэффициент обратной связи от динамиков на микрофоны на определенных частотах становится положительным.

Устойчивость линейной системы определяется не характером возмущения, а структурой самой системы. Говорят, что система устойчива " в малом", если определен факт наличия устойчивости, но не определены ее границы. Система устойчива " в большом", когда определены границы устойчивости и то, что реальные отклонения не выходят за эти границы. Соответственно, и задача исследования систем на устойчивость может быть поставлена двояко:

1) устойчива ли система при заданном значении ее параметров;

2) в каких диапазонах можно изменять параметры системы, не нарушая ее устойчивости.

Вторая задача исследования имеет место при наладке и эксплуатации систем автоматического управления.

В соответствии с классическим методом решение дифференциального уравнения для системы ищется в виде:

y(t) = у_св(t) + у_вын(t). (4.1.1)

Здесь у_св(t) – свободная составляющая, общее решение однородного дифференциального уравнения с нулевой правой частью:

a₀y⁽ⁿ⁾ + a₁y^(n-1) +... + a_n-1y’ + a_ny = 0,

т.е. когда все внешние воздействия сняты, и состояние системы определяются лишь собственной структурой.

Функция у_вын(t) представляет собой частное решение неоднородного дифференциального уравнения, под которым понимается уравнение с ненулевой правой частью. Физически это означает, что к системе приложено внешнее воздействие u(t). Поэтому вторая составляющая общего решения называется вынужденной. Она определяет вынужденный установившийся режим работы системы при наличии на входе определенного воздействия u(t) или f(t) после окончания переходного процесса.

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: