Построение ЛАЧХ неизменяемой части
Преобразованная структурная схема с единичной обратной связью имеет вид:
Рис 1.2 Преобразованная структурная схема САУ ЛА
Где .
Передаточная функция разомкнутой системы:
Передаточная функция замкнутой системы:
Проверяем по критерию Гурвица устойчивость заданной системы в замкнутом состоянии:
Характеристическое уравнение замкнутой системы:
.
Коэффициенты характеристического уравнения:
Заданная система, согласно критерию Гурвица неустойчива
Построим ЛАЧХ неизменяемой части:
Частоты сопряжения асимптотической ЛАЧХ :
Добротность системы по скорости при равна .
Построение желаемой ЛАЧХ
Для заданного значения по номограммам Солодовникова определяем . Тогда , отсюда частота среза
Так как при наличии начального рассогласования , ускорение выходной координаты ограничивается значением , то частота среза должна быть не более
Следовательно, частоту среза для желаемой ЛАЧХ выбирается в диапазоне:
Из соответствующих номограмм, которые позволяют определять требования к желаемой ЛАЧХ разомкнутой системы в среднем диапазоне частот, обеспечивающей получение переходной характеристики со значением , находим избыток фазы и предельное значение :
Тогда среднечастотная асимптота проводится под углом -20дБ/дек, так как при больших углах наклона трудно обеспечить устойчивость системы и необходимое перерегулирование. Протяженность под наклоном -20дБ/дек устанавливаем исходя из необходимого запаса устойчивости по амплитуде , то есть не менее 14дБ.
Низкочастотная асимптота , определяющая статические свойства системы, проходит через точку 25,5дБ при . Так как имеет и порядок астатизма равный нулю, не удовлетворяющий техническому заданию, то низкочастотная часть желаемой ЛАЧХ должна пройти под наклоном -20дБ/дек
Высокочастотная часть не влияет ни на устойчивость, ни на качество, поэтому её проводим под таким же наклоном, как и у неизменяемой части системы.
Таким образом, получаем желаемую ЛАЧХ, передаточная функция которой имеет вид:
Далее, определяем передаточную функцию замкнутой системы и проверяем её на устойчивость по критерию Гурвица:
Характеристическое уравнение замкнутой системы:
Коэффициенты характеристического уравнения:
Заданная система, согласно критерию Гурвица устойчива
2.3 Синтез передаточной функции корректирующего звена:
Произведём синтез последовательного корректирующего звена. Для получения ЛАЧХ корректирующего звена необходимо графически вычесть из желаемой ЛАЧХ ЛАЧХ неизменяемой части , и далее по точкам излома получаемой ЛАЧХ определить аналитическую зависимость и постоянные времени передаточной функции . Проведя эти операции, получим:
ЛАЧХ неизменяемой части, желаемая ЛАЧХ и ЛАЧХ корректирующего звена представлены на рисунке 1.3
Рис 1.3
Построение переходного процесса
Для построения переходного процесса воспользуемся формулой, связывающую h(t) и вещественную частотную характеристику.
Пределы интегрирования определим, построив график вещественной частотной характеристики:
Рис. 1.4 Вещественная частотная характеристика
Тогда
Рис. 1.5 Переходной процесс