- •Теория автоматического управления
- •Содержание
- •1 Общие указания к выполнению контрольной работы
- •2 Задание 1
- •2.1 Условие задачи
- •3.1 Условие задачи
- •2.2 Методические указания
- •2.2.1 Преобразование Лапласа и его основные свойства
- •2.2.2 Передаточная функция в изображениях Лапласа
- •3 Задание 2
- •3.2 Методические указания
- •3.2.1 Частотные функции и характеристики
- •3.2.2 Расчет и построение афчх
- •3.2.2 Расчет и построение логарифмических частотных характеристик
- •4 Задание 3
- •4.1Условие задачи
- •4.2 Правила преобразования структурных схем
- •4.3 Критерий устойчивости Рауса
- •4.4 Методические указания
- •5 Задание 4
- •5.1 Условие задачи
- •5.2 Выделение областей устойчивости с помощью d – разбиения
- •Правило штриховки
- •5.3 Методические указания
- •Приложение а (обязательное) Ключевые слова
- •Автоматическое регулирование
- •Приложение б (обязательное) Определение передаточной функции
- •Приложение в (обязательное) Построение частных характеристик
- •Приложение г (справочное) Условные обозначения в структурных схемах аср
- •Приложение д (справочное) Правила преобразования структурных схем
- •Приложение ж (обязательное)
- •Приложение з (обязательное) Контрольные вопросы
Приложение г (справочное) Условные обозначения в структурных схемах аср
Таблица В1
Наименование
|
Определение |
Условное обозначение |
W(s) Звено |
Часть системы, математическая модель элемента |
х y
W(s) – передаточная функция звена |
Элемент сравнения |
Устройство, выполняющее операцию вычитания сигналов |
х1 у = х1-х2
х2
|
Сумматор |
Устройство, выполняющее операцию суммирования сигналов |
х1 у = х1+х2 х2
|
Узел |
Точка разветвления сигнала |
х
х х
х |
Приложение д (справочное) Правила преобразования структурных схем
Таблица Г 1
Преобразование |
Структурная схема |
|
исходная |
эквивалентная |
|
1 |
2 |
3 |
W1
W2
Wn
Wэквв1 |
х1=х у1=х2 у2=х3 уn-1=хn х … уn =у
|
х у
Wэкв=W1W2…Wn |
W1
W2
Wn 33333
Wэкв |
х у1
х х у2 у=у1+у2+ х уn +…+ уn
|
х у
Wэкв = = W1+W2+…+ Wn |
W1
W0
Wэкв |
х у
|
х у
W1 Wэкв= —————
1 |
W1
W1
Wk
W1
Wk
W1 |
х у
х
|
х у
Wk=1/ W1 х |
5) Перенос узла через звено против хода сигнала |
х у
у |
х у
у Wk= W1 |
Продолжение таблицы Г1
1 |
2 |
3 |
W1
Wk
W1 |
х1 у
х2 |
х1 у
х2 Wk= W1 |
Wk
W1
W1
|
х1 у
х2 |
х1 у
х2 Wk=1/ W1 |
|
1 2 |
2 1 |
|
х1 у
х2 х3 |
х1 у
х3 х2 |
|
х1 у
у х2 |
у х2
х1 у |
|
х1 х2
х1 у
|
х2 х1
х1 у |
Приложение Е
(обязательное)
Преобразование структурной схемы и анализ устойчивости
по критерию Рауса
Пример. Преобразовать структурную схему (рисунок Д1). Замкнув, разомкнутую систему единичной обратной связью, исследовать ее на устойчивость с помощью критерия Рауса.
W4(s)
W1(s)
W2(s)
W3(s)
G
(s)
Рисунок Д1 - Структурная схема разомкнутой системы
Передаточные функции звеньев:
Параметры звеньев:
Решение
1)
Перенесем звено
через
первый сумматор против направления
сигнала (Приложение Г, правило 7). В
результате переноса в цепи обратной
связи появляется звено с передаточной
функцией
(рисунок Д2, а).
2) Поменяем положение сумматоров и определим передаточные функции последовательно соединенных звеньев 1 и 2, а также звеньев 3 и 2, соединенных обратной связью. Структурная схема, полученная в результате этих преобразований, приведена на рисунке Д2б.
Передаточные функции эквивалентных звеньев 5 и 6:
3) Заменяем параллельно соединенные звенья 4 и 5 одним звеном (рисунок Д2,в) с передаточной функцией :
4) Заменяя последовательное соединение звеньев 7 и 6 (рисунок Д2,г), получим передаточную функцию разомкнутой системы:
W4(s)
W2(s)
W1(s)
W3(s)
G
(s)
W2(s)
а)
W4(s)
G
W5(s)
W6(s)
б)
G
W7(s)
W6(s)
в)
G
W (s)
г)
Рисунок Д2 – Преобразование структурной схемы
5)
Подставляем в формулу передаточной
функции разомкнутой системы
выражения
передаточных функций звеньев и приводим
полученное выражение к общему знаменателю:
6)
Подставляя численные значения постоянных
времени
и
коэффициентов усиления
звеньев
в выражение
,
получим:
7) Передаточная функция замкнутой системы:
8) Характеристическое уравнение замкнутой системы
9) Составляем таблицу Рауса, пользуясь правилами, приведенными в
4.3.
Таблица Д1- Таблица Рауса
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод:
Все коэффициенты первого столбца
положительны,
следовательно, замкнутая система
устойчива.

2)
Свертывание параллельного соединения
3)
Свертывание встречно – параллельного
соединения
4)Перенос
узла через звено по ходу сигнала
6)
Перенос сумматора через звено по ходу
сигнала
7)
Перенос сумматора через звено против
хода сигнала
8)Перестановка
узлов
9)Перестановка
сумматоров
10)
Перенос узла через сумматор назад
11)
Перенос сумматора через звено против
хода сигнала