ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра РТС

«Синтез частотных характеристик линейных систем автоматического регулирования»

Выполнил ст. гр. 511

Шмелёв А.О.

Проверил

Гришаев Ю.Н.

Рязань 2008

Задание

логарифмическая частотная разомкнутая система

1. Построить логарифмические частотные характеристики разомкнутой системы по заданным показателям качества.

2. Определить по построенным ЛАХ и ЛФХ запасы устойчивости по усилению и по фазе.

3. Записать передаточную функцию разомкнутой системы по построенной ЛАХ.

4. Рассчитать и построить АЧХ замкнутой системы.

Исходные данные

1. Постоянная ошибка: по укорению (δст/х0)·102=0,5

2. Частота среза: ωср(2+n)·10-2=3, где n=1

3. Логарифмический коэффициент передачи L01 на частоте 0.1ωср не менее 26дБ.

4. Запас устойчивости по фазе Δφ±100=400

5. Постоянные времени обязательных инерционных звеньев: Тин1·104=7, Тин2·105=3

6. Частота гармонической помехи (ωп/ωср)·10-2=3

7. Коэффициент подавления помехи Lп не менее 80дБ

Построение ЛАХ и ЛФХ разомкнутой системы

Построение ЛАХ начинается с низкочастотной асимптоты. Т.к. задана статическая ошибка то система будет статической , наклон ЛАХ для низкочастотной асимптоты будет нулевым и ошибка определяется выражением δст= х0/(1+k).

(δст/х0)·102=0,5=> δст/х0=0,5*10-2 – относительная ошибка

k= х0 / δст -1 =2*102 -1=199 - коэффициент передачи разомкнутой системы

L1=20lg(k)=20lg(199)=46 – логарифмический коэффициент передачи разомкнутой системы

Т.е. низкочастотная асимптота проводится через т.(1;46) параллельно оси частот.

Для обеспечения требуемого запаса устойчивости по фазе требуется, чтобы ЛАХ пересекала ось частот под наклоном -20дБ/дек на частоте среза.

ωср(2+n)·10-2=3=> ωср=300/3=100 рад/с

Построенные участки ЛАХ соединяются прямой линией под наклоном -40дБ/дек, при этом для обеспечения п.3 исходных данных выбираем ωс1=5рад/с, тогда т.(10;26) (т. (0.1 ωср ;L01)) пройдёт ниже прямой с нулевым наклоном. 

Сопрягающую частоту ωс2 выбираем из условия запаса устойчивости по фазе Δφ±100=400 (т.к. последующие типовые и обязательные инерционные звенья будут вносить дополнительный фазовый сдвиг): ωс2= ωср /2=50 рад/с .

Построенная ЛАХ сформирована последовательным соединением следующих типовых звеньев: безынерционным k(p)=199, двумя инерционными k(p)=1/(1+Т1р)2 и форсирующим k(p)=(1+ Т2p). Т.о. передаточная функция соединения типовых звеньев будет иметь вид:

ЛФХ полученной передаточной функции строится сложением ЛФХ отдельных звеньев.

Из рис видно, что при соединении таких типовых линейных звеньев, ЛФХ системы не попадает в заданный интервал устойчивости по фазе. Для обеспечения этого условия в систему вводится дополнительное инерционное звено с сопрягающей частотой ωс3 лежащей выше частоты среза. Система с дополнительным инерционным звеном будет проходить внутри заданного интервала при ωс3=333рад/с .

Достраиваем ЛАХ и ЛФХ системы с учетом введенного звена, обязательных инерционных звеньев, п.5 исходных данных, и проверяем требование к подавлению гармонической помехи п.6 и п.7 исходных данных:

Тин1·104=7 => Тин1=7·10-4с => ωин1=1/Тин1=1.43·103рад/с

Тин2·105=3 => Тин2=3·10-5с => ωин2=1/Тин2=3.3·103рад/с

(ωп/ωср)·10-2=3 => ωп=ωср·3·102=100·3·102=30·103рад/с

Lп ≥ 80дБ

На рис видно, что т.( 30·103;-80) лежит выше ЛАХ разомкнутой системы, следовательно, требование к подавлению гармонической помехи выполняется.

Определение запасов устойчивости

Проведем графически по построенным ЛАХ и ЛФХ разомкнутой системы.

Запас устойчивости по усилению  ΔL=24дБ.

Запас устойчивости по фазе  Δφ=450.

Запись передаточной функции разомкнутой системы по асимптотической ЛАХ

При частотах близких к 0 ЛАХ имеет нулевой наклони, значит, формируется безынерционным звеном с передаточной функцией k(p)=k. ............