y1(t)
y1
y1у
y2
y2у
t
Рис. 12 Переходные процессы передаточных функций САР по управляющему воздействию для выходных координат y1 и y2 (аналитический метод)
где y1 и y2 −соответственно выходные функции внешнего контура САР
где y1у и y2 у − соответственно выходные функции внешнего контура САР после аппроксимации
Тож е самое можно получить при использовании приложения MATLAB Simulink Данные для построения данной кривой представлены в следующей таблице
Таблица № 6
y1 |
|
y1у |
|
|
y2 |
|
y2 у |
|
||||
t |
|
y1 |
t |
|
y1у |
|
t |
|
y2 |
t |
|
y2 у |
0,02 |
|
0,5 |
0,01 |
|
0,6 |
|
0,04 |
|
0,1 |
0,0145 |
|
0,1 |
0,03 |
|
0,9 |
0,0125 |
|
0,73 |
|
0,05 |
|
0,2 |
0,025 |
|
0,26 |
0,04 |
|
1,3 |
0,02 |
|
1 |
|
0,075 |
|
0,4 |
0,034 |
|
0,4 |
0,05 |
|
1,7 |
0,027 |
|
1,3 |
|
|
|
0,085 |
0,047 |
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,06 |
|
2 |
|
|
|
0,04 |
|
|
1,6 |
0,1 |
|
0,7 |
|
0,056 |
0,71 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
0,07 |
|
2,15 |
|
|
|
0,064 |
|
|
1,77 |
0,15 |
|
1 |
|
|
0,076 |
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
0,082 |
2,22 |
|
|
|
0,07 |
|
|
1,7 |
0,2 |
|
1,08 |
|
0,09 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
0,1 |
|
2,8 |
|
|
|
0,1 |
|
|
1,5 |
0,25 |
|
1,04 |
|
0,126 |
1,043 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
0,125 |
1,56 |
|
|
|
0,13 |
|
|
1 |
0,28 |
|
1 |
|
|
0,15 |
|
1,03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
0,14 |
|
1,17 |
|
|
|
0,15 |
|
|
0,8 |
0,3 |
|
0,98 |
|
0,17 |
|
1,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
0,17 |
|
0,44 |
|
|
|
0,174 |
|
|
0,5 |
0,45 |
|
1 |
|
|
0,2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
0,19 |
|
0,09 |
|
|
|
0,2 |
|
|
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
0,2 |
|
0 |
|
|
|
0,226 |
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
0,22 |
|
-0,2 |
|
|
|
0,25 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
0,25 |
|
-0,25 |
|
|
0,3 |
|
|
-0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
0,3 |
|
-0,1 |
|
|
|
0,34 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
0,35 |
|
0,02 |
|
|
|
0,35 |
|
|
0,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
0,37 |
|
0,04 |
|
|
|
0,4 |
|
|
0,04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
0,5 |
|
0 |
|
|
|
0,5 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Теперь построим те же кривые, но в среде MATLAB Simulink |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
Для этого необходимо в данном приложении построить соответствующую схему |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,75 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
4,545 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
0,0008 р2 +0,04 p +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Signal 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Осцилограф |
||
Истоник |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
2,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
4,545 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,04 p +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 13 Схема для исследования кривых переходных процессов по управляющему воздействию для выходных координат y1 и y2 в среде MATLAB Simulink
22
Полученный результат можно увидеть на рис. 14
y(t)
y1
y1у
y2 у
y2
t
Рис. 14 Переходные процессы передаточных функций САР по управляющему воздействию для выходных координат y1 и y2 (MATLAB Simulink)
По кривым |
переходных процессов (по табличным данным), рассчитанным аналитическим и на ЭВМ, |
|||
могут быть |
определены |
основные |
показатели |
качества регулирования статических САР: |
y1.max , σmax ,t1, tm , t рег и др. |
Для этого |
могут быть |
использованы такие логарифмические частотные |
|
характеристики, построенные для статической САР.
Теперь необходимо рассмотреть реакцию статической двухконтурной системы на возмущающее воздействие.
4. Для выходной координаты y1
Передаточная функция разомкнутой системы:
|
|
Wраз.fy ( p) =Wрег.2 (р) Wз.1(р) Wo2 (p) = |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
То2 |
|
1 |
|
1 |
|
= |
|
|
|
|||
|
|
4 Тµ |
(2 Тµ2 р2 +2 Тµ р+1) |
|
То2 р |
|
|
|
|
|||||
|
|
= |
|
|
|
1 |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
8 Тµ3 р3 +8 Тµ2 р2 +4 Тµ р |
|
|
|
|
|
|||||||
Соответственно для замкнутой системы |
|
|
|
|||||||||||
W |
( p)= |
|
|
1 |
|
|
|
|
= |
|
1 |
; |
||
8 Тµ3 р3 +8 Тµ2 р2 + 4 Тµ р +1 |
q3 |
|
||||||||||||
зам.fy1 |
|
|
|
|
( p) |
|
||||||||
(30)
(31)
23
Следовательно, при возмущающем воздействии реакция системы в отношении координаты y1 будет такой же, как при управляющем воздействии в отношении координаты y2 . Аналогично при аппроксимации внутреннего замкнутого контура передаточная функция разомкнутого и замкнутого контуров будет:
|
|
|
Wраз.fy |
( p) |
= |
|
|
|
1 |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Tµ′ |
p(Tµ′ |
p +1) |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
W |
зам.fy1 |
( p)= |
1 |
|
|
|
= |
|
|
1 |
|
|
= |
|
1 |
; |
|
2 Tµ′ p(Tµ′ p |
+1) |
+1 |
2 Tµ′ p2 +2 Tµ′ p +1 |
q2 |
( p) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Таким образом, переходная функция y1(t) при возмущающем воздействии может быть построена по следующим выражениям:
y |
(t) = h |
(t) =1−e−t 2 Tµ − |
2 |
|
e−t 4 Tµ |
sin( |
|
3 |
t |
); |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
1в |
|
3 |
|
3 |
|
|
|
|
|
4 Tµ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
y |
|
(t) = h (t) =1− |
|
e−t 2 Tµ sin( |
|
t |
+ π ); |
||||||||||
|
2 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||
1в.у |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
4 Tµ |
4 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Перечисленные кривые показаны на ниже приведенном рисунке 15 |
|||||||||||||||||
y(t) |
|
|
|
|
|
F (возмущающее воздействие) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
σ% =8,1% |
|
|
|||
1В.у |
|
|
|
y1В |
|
|
∆ст |
|
|
||
|
|
||
|
|
||
y2В.у |
|
|
|
y2В
(32)
(33)
(34)
(35)
t
Рис. 15 Кривые переходных процессов САР по возмущающему воздействию
24
Таблица № 7
|
y1В |
y1Ву |
y2В |
|
y2Ву |
||||
t |
|
y1В |
t |
y1Ву |
t |
|
y2В |
t |
y2Ву |
0,04 |
|
0,09 |
0,016 |
0,2 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0,05 |
|
0,2 |
0,023 |
0,3 |
0,013 |
|
0,8 |
0,028 |
0,8 |
0,076 |
|
0,4 |
0,03 |
0,4 |
0,03 |
|
0,53 |
0,05 |
0,5 |
0,096 |
|
0,6 |
0,04 |
0,5 |
0,045 |
|
0,32 |
0,06 |
0,4 |
0,1 |
|
0,7 |
0,063 |
0,7 |
0,0625 |
|
0,048 |
0,085 |
0,1 |
0,132 |
|
0,9 |
0,0785 |
0,8 |
0,073 |
|
0 |
0,099 |
-0,02 |
0,15 |
|
1 |
0,1 |
0,9 |
0,082 |
|
-0,07 |
0,12 |
-0,12 |
0,198 |
|
1,08 |
0,122 |
0,95 |
0,091 |
|
-0,124 |
0,145 |
-0,16 |
0,24 |
|
1,048 |
0,13 |
0,963 |
0,163 |
|
-0,12 |
0,18 |
-0,113 |
0,27 |
|
1 |
0,141 |
0,97 |
0,184 |
|
-0,066 |
0,21 |
-0,046 |
0,3 |
|
0,99 |
0,17 |
0,99 |
0,215 |
|
-0,004 |
0,25 |
0 |
0,348 |
|
0,98 |
0,2 |
1 |
0,4 |
|
0 |
0,3 |
0 |
То же самое можно получить, воспользовавшись пакетом MATLAB Simulink, предварительно собрав схему на рис. 16.
y(t) |
Управляющее |
Возмущающее |
|
||
|
воздействие |
воздействие |
y1В y1Вy
y2Вy
y2В
t
Рис. 16 Кривые переходных процессов по управляющему и возмущающему воздействиям, построенные в среде
MATLAB Simulink
Чтобы получить переходную функцию при возмущающем воздействии необходимо задать время установки Тk = 55 Tµ
Получаем переходные функции представленные на рис. 16
25