6
ных звеньев равна произведению передаточных функций отдельных звеньев. Затем необходимо изучить правила преобразования структурных схем, таких, как перенос узла через узел, перенос узла через звено по направлению распространения сигнала и против, перенос сумматора через сумматор и др.; кроме того, необходимо научиться проводить структурные преобразования и получать передаточные функции сложных структурных схем. Закончить изучение этого раздела следует рассмотрением передаточных функций одноконтурной системы автоматического регулирования по различным каналам.
-с критериями устойчивости. Изучение данной темы необходимо начать
сопределения устойчивости и твердо уяснить, что устойчивость линейных систем автоматического управления, которые описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами, определяется расположением корней характеристического уравнения.
Признак устойчивости дает необходимое и достаточное условия устойчивости и является базой, на которой стоят все критерии устойчивости; заключается он в отрицательности действительной части корней характеристического уравнения. В практическом применении использование признака устойчивости весьма ограничено, в связи с этим разработан ряд критериев и, прежде всего, необходимое условие – положительность коэффициентов характеристического уравнения.
Все критерии устойчивости подразделяются на две группы: алгебраические и частотные. К первой группе относится критерий Рауса-Гурвица, который дает ответ об устойчивости системы, исходя из коэффициентов характеристического уравнения, из которых составляется так называемый главный определитель Гурвица. Из определителя Гурвица составляются диагональные миноры, которые для устойчивых систем должны быть положительны.
Ко второй группе критериев относятся критерии Михайлова и Найквиста, основанные на построении частотных характеристик.
Вопросы для первой части контрольной работы.
|
7 |
|
|
|
Таблица 1 |
|
Вопросы к контрольной работе |
|
|
|
|
№ |
|
Название вопроса |
|
|
|
1 |
|
Основные понятия и задачи управления техническими системами. |
|
|
|
2 |
|
Принцип программного управления. Принцип компенсации. |
|
|
|
3 |
|
Принцип обратной связи. Принцип комбинированного управления. |
|
|
|
4 |
|
Основные законы управления. |
|
|
|
5 |
|
Классификация систем управления. |
|
|
|
6 |
|
Математическое описание систем автоматического управления. |
|
|
|
7 |
|
Преобразование Лапласа. |
|
|
|
8 |
|
Передаточные функции. |
|
|
|
9 |
|
Динамические характеристики систем автоматического управления.. |
|
|
|
10 |
|
Временные функции. |
|
|
|
11 |
|
Частотные характеристики систем автоматического управления. |
|
|
|
12 |
|
Логарифмические частотные характеристики. |
|
|
|
13 |
|
Типовые динамические звенья. |
|
|
|
14 |
|
Соединения динамических звеньев. |
|
|
|
15 |
|
Характеристики типовых динамических звеньев |
|
|
|
16 |
|
Основные понятия теории устойчивости |
|
|
|
17 |
|
Исследование устойчивости по уравнениям первого приближения. |
|
|
|
18 |
|
Алгебраические критерии устойчивости. Необходимое условие устой- |
|
|
чивости. Критерий устойчивости Гурвица. |
19 |
|
Критерий устойчивости Михайлова. |
|
|
|
20 |
|
Критерий устойчивости Найквиста. |
|
|
|
21 |
|
Прямые показатели качества. |
|
|
|
22 |
|
Корневые показатели качества. |
|
|
|
23 |
|
Интегральные показатели качества. |
|
|
|
24 |
|
Частотные показатели качества. |
|
|
|
25 |
|
Показатели качества в установившемся режиме. |
|
|
|
8
3 Задания для выполнения контрольной работы
3.1 Решить дифференциальные уравнения с использованием преобразований Лапласа
1 |
d 2 у +6 dу +4 у = dx |
+2x . |
|||||
|
dt2 |
dt |
dt |
|
|||
2 |
d 2 у |
+5 dу |
+7 у = dx |
+3x . |
|||
|
dt2 |
|
dt |
|
dt |
|
|
3 |
2 d 2 у |
+8 dу |
+2 у = dx +4x . |
||||
|
dt2 |
dt |
dt |
|
|||
4 |
2 d 2 у |
+5 dу |
+2 у = 2 dx |
+4x . |
|||
|
dt2 |
dt |
|
dt |
|
||
5 |
3 d 2 у |
+7 dу |
+2 у =3 dx |
+3x . |
|||
|
dt2 |
dt |
|
dt |
|
||
6 |
d 2 у |
+5 dу |
+3у = 4 dx +13x . |
||||
|
dt2 |
|
dt |
|
dt |
|
|
7 |
d 2 у |
−5 dу |
+7 у = dx |
+3x . |
|||
|
dt2 |
|
dt |
|
dt |
|
|
8 |
3 d 2 у |
−6 dу |
−7 у = 2 dx |
+3x . |
|||
|
dt2 |
dt |
|
dt |
|
||
9 |
2 d 2 у |
−8 dу |
+2 у = 2 dx |
+3 d 2 х +6x . |
|||
|
dt2 |
dt |
|
dt |
dt2 |
||
10 |
3 d 2 у |
−9 dу |
+2 у = d 2 х |
+2 dx +9x . |
|||
|
dt2 |
dt |
dt2 |
dt |
|||
11 |
3 d 2 у |
−8 dу |
+2 у = dx −5x + d 2 х . |
||||
|
dt2 |
dt |
dt |
dt2 |
|||
12 d 2 у |
−2 dу |
−9 у = dx |
+10x . |
||||
|
dt2 |
|
dt |
|
dt |
|
|
13 |
d 2 у |
−7,5 dу +6у = 4 dx +2x . |
|||||
|
dt2 |
|
dt |
|
dt |
|
|
14 |
2 d 2 у |
−5 dу |
− у = 2 dx +6x + d 2 х . |
||||
|
dt2 |
dt |
dt |
dt2 |
|||
9
15 |
2 d 2 у |
−7 dу |
+7 у = 7 dx |
+2x . |
|||
|
dt2 |
dt |
dt |
|
|||
16 |
3 d 2 у |
+9 dу |
+2 у = dx |
+3x . |
|||
|
dt2 |
dt |
dt |
|
|
||
17 |
d 2 у |
+15 dу |
+11у = 4 dx |
+2x . |
|||
|
dt2 |
|
dt |
dt |
|
||
18 |
2 d 2 у |
+9 dу |
+2 у =5 dx |
+2x . |
|||
|
dt2 |
dt |
dt |
|
|||
19 |
6 d 2 у |
+14 dу +2 у =9 dx +6x . |
|||||
|
dt2 |
|
dt |
dt |
|||
20 |
d 2 у |
+9 dу |
+5у =3 dx |
+4x +8 d 2 х . |
|||
|
dt2 |
|
dt |
|
dt |
|
dt2 |
21 |
d 2 у |
−6 dу |
+2у = d 2 х |
+8 dx +6x . |
|||
|
dt2 |
|
dt |
|
dt2 |
|
dt |
22 |
2 d 2 у |
+9 dу |
+3у =9 d 2 х +9 dx +9x . |
||||
|
dt2 |
dt |
dt2 |
dt |
|||
23 |
d 2 у |
+ dу + у = dx + x . |
|
||||
|
dt2 |
|
dt |
|
dt |
|
|
24 |
3 d 2 у |
+9 dу |
+6 у = dx |
+ x . |
|||
|
dt2 |
dt |
dt |
|
|
||
25 |
d 2 у |
+7 dу |
+5у =5 d 2 х +5 dx +5x . |
||||
|
dt2 |
|
dt |
|
dt2 |
dt |
|
3.2 По заданной передаточной функции записать дифференциальные уравнения и оценить устойчивость звеньев по корням характеристических уравнений
1 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
4s +1 |
|||||
|
W (s) = |
|
|
|
|
, |
W (s) = |
|
|
. |
|
|||
|
|
|
(3s +1)2 |
|
|
2s2 +5s +1 |
||||||||
2 |
|
|
|
2(s +1) |
|
|
|
|
3s |
|||||
|
W (s) = |
|
|
|
, |
W (s) = |
|
|
|
. |
||||
|
(4s +1)2 s |
2s2 +24s +60 |
||||||||||||
3 |
|
|
|
4s +1 |
|
|
|
|
7(s +1) |
|||||
|
W (s) = |
|
|
, |
W (s) = |
|
. |
|||||||
|
|
(2s +1)s |
|
4s2 +2s −10 |
||||||||||
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
10
W (s) = |
|
|
|
|
7s +1 |
|
|
|
|
|
, |
||
|
2s2 +12s +14 |
||||||||||||
W (s) = |
|
|
|
5(3s +1) |
|
, |
|||||||
|
(s2 +5s +6) |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
W (s) = |
|
|
2s2 +3s +1 |
|
, |
||||||||
(2s +1)(s −5) |
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
W (s) = |
|
|
|
2s +4 |
|
|
|
|
, |
||||
|
(s +1)(s + |
6) |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
W (s) = |
|
|
|
2s2 −1 |
|
|
|
|
, |
||||
|
(s +1)(s + |
6) |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
W (s) = |
|
|
2s +1 |
|
|
|
, |
||||||
|
4s2 +4s +1 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
W (s) = |
|
6 |
|
, |
|
|
|
|
|||||
(2s |
+1)2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
W (s) = |
(s +3)(10s +1) |
, |
|||||||||||
|
|
|
|
s2 +4s +10 |
|
|
|||||||
W (s) = |
|
|
|
|
|
2s +1 |
|
|
, |
|
|||
|
(s |
+2)(s +1) |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
W (s) = |
|
|
|
|
s2 +4s +1 |
|
|
, |
|||||
(s +1)(2s +1) |
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
W (s) = |
|
|
|
6s +1 |
|
, |
|
|
|
||||
|
|
s |
2 +8s +1 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
W (s) = |
|
|
|
|
|
15 −s |
|
|
, |
||||
(2s +1)(s −1) |
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
W (s) = |
|
|
|
|
8(2s +1) |
|
|
, |
|
||||
|
(s +1)(s +9) |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
W (s) = |
|
|
|
5s +1 |
|
, |
|
|
|
||||
|
|
s |
2 +5s +1 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
W (s) = |
|
|
|
4(s +1) |
, |
|
|
||||||
|
(s2 +s +1) |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
W (s) = |
|
|
|
4s +1 |
|
, |
|
|
|
||||
|
|
s |
2 +5s +1 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
W (s) = |
|
|
|
|
|
|
4s −1 |
|
|
|
|
|
. |
|||
(3s +1)(4s +1) |
||||||||||||||||
W (s) = |
|
|
|
|
|
|
|
3s +1 |
|
|
|
|
|
|
. |
|
3(s2 +12s +16) |
||||||||||||||||
W (s) = |
|
|
|
15 |
|
|
|
. |
||||||||
2s2 +8s +16 |
||||||||||||||||
W (s) = |
|
|
5(s +1) |
|
. |
|
|
|||||||||
|
(s2 +8s +1) |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
W (s) = |
|
|
|
s +1 |
|
. |
|
|
||||||||
|
(s2 +8s +1) |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
W (s) = |
|
|
|
|
|
s −1 |
|
|
|
|
. |
|||||
(4s +1)(s +1) |
||||||||||||||||
W (s) = |
|
|
|
7s |
. |
|||||||||||
|
2s2 +5s +1 |
|||||||||||||||
W (s) = |
|
|
|
|
s −1 |
|
|
|
. |
|||||||
|
(s +60(s +1) |
|||||||||||||||
W (s) = |
|
|
s +1 |
|
. |
|
|
|
|
|
||||||
|
s2 |
+4s +1 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
W (s) = (3s +1)(2s +1) . |
|||||||||||
|
|
|
s2 +8s +10 |
|
|
||||||
W (s) = |
|
|
|
|
s +2 |
|
|
|
. |
||
(s +1)(2s +9) |
|||||||||||
W (s) = |
|
|
s2 +3 |
|
. |
|
|
||||
|
s2 |
+2s +1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
W (s) = |
|
|
s +3 |
|
. |
|
|
||||
|
s2 |
+4s +1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
W (s) = |
|
|
|
2s −1 |
|
. |
|||||
(s +1)(s −7) |
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||
W (s) = |
|
|
4s +6 |
|
. |
|
|
||||
|
s2 |
+3s +1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
8s |
|
W (s) = |
|
. |
(s +1)(s +5) |
||