Передаточные функции линейных импульсных систем

Содержание

Слайд 2

Простейшая импульсная система ИЭ – амплитудно-импульсный элемент, представляющий собой устройство, на

Простейшая импульсная система

ИЭ – амплитудно-импульсный элемент, представляющий собой устройство, на выходе

которого в момент времени t=0, T, 2T... наблюдается последовательность импульсов произвольной формы с амплитудами, пропорциональными дискретам входного сигнала Χ[nT]
Слайд 3

Пусть функция S(t) – задает форму импульса на выходе ИЭ, соответствующего

Пусть функция S(t) – задает форму импульса на выходе ИЭ, соответствующего

единичной дискрете входного сигнала, приложенной в момент времени t=0.
Тогда дискрете Χ[nT] соответствует импульс:
U(t) = Χ [nT] ⋅ S(t-nT).
ИЭ с произвольной формой импульса S(t) можно представить как последовательное соединение ИИЭ и непрерывного звена с импульсной переходной функцией S(t).
S(p)=L{S(t))}
звено называют формирующим звеном или экстраполятором
Идеальный ИЭ - звено, выходная величина Χ*(t) которого, представляет собой последовательность δ-функций с площадями равными дискретам входной величины Χ[nT].
Слайд 4

Реакция на дискрету Χ[nT] последовательного соединения ИИЭ и непрерывного звена с

Реакция на дискрету Χ[nT] последовательного соединения ИИЭ и непрерывного звена с

импульсной переходной функцией S(t)
Через ИИЭ: X*(t)=X[nT]·δ(t-nT)
Через непрерывное звено, дельта-функция в силу свойства импульсной переходной характеристики развернется в сигнал S(t-nT)
На выходе цепочки: U(t) = Χ [nT] ⋅ S(t-nT).
Т.о. в линейной импульсной системе с одним ИЭ можно выделить идеальный ИЭ и непрерывную часть.
Если выходная величина АИЭ остается постоянной в течение всего интервала квантования Т, то соответствующее формирующее звено называется экстраполятором нулевого порядка.
Его передаточная функция имеет вид:
Слайд 5

Уравнения разомкнутой импульсной системы Передаточная функция приведенной непрерывной части W(p)=WЭ(p)*WНЧ(p) W(p)=L{ω(t)}

Уравнения разомкнутой импульсной системы

Передаточная функция приведенной непрерывной части
W(p)=WЭ(p)*WНЧ(p)
W(p)=L{ω(t)}
nT≤t≤(n+1)T
В дискретные моменты съема

сигнала (t=nT), при нулевых начальных условиях
- уравнение движения системы во временной области

у

Слайд 6

Уравнение системы в изображениях Применяя Z-преобразование, получим: y(z)=F(z)·W(z) где y(z)=z{y[nT]}; F(z)=z{f[nT]};

Уравнение системы в изображениях

Применяя Z-преобразование, получим: y(z)=F(z)·W(z)
где y(z)=z{y[nT]}; F(z)=z{f[nT]}; W(z)=z{ω[nT]}
Z -

ПФ характеризует связь между входом и выходом только в тактовые моменты времени.
Z-передаточная функция разомкнутой системы равна Z-преобразованию весовой характеристики приведенной НЧ.
Слайд 7

Реакция системы в смещенные дискретные моменты времени t = nT+εT, где

Реакция системы в смещенные дискретные моменты времени

t = nT+εT, где

0≤ε≤1; n=0,1,...
зависимость для расчета реакции системы
уравнение в изображениях
Z-передаточная функция импульсной системы
Слайд 8

Вычисление Z-передаточной функции разомкнутой дискретной системы Способы получения Z-передаточной функции систем:

Вычисление Z-передаточной функции разомкнутой дискретной системы

Способы получения Z-передаточной функции систем:
1. Прямой

– с использованием Z-преобразования по весовой характеристике ω(t)
2. С использованием - преобразования, устанавливающего связь между ПФ непрерывной системы и Z –ПФ с последующей заменой eTp → z
3. Использование таблиц соответствия W(p)→W(z)
Слайд 9

Свойства Z-ПФ 1. Z-ПФ есть дробно-рациональная функция переменного z. 2.Полюсы zi

Свойства Z-ПФ

1. Z-ПФ есть дробно-рациональная функция переменного z.
2.Полюсы zi i=1,2..n Z-ПФ

W(z) и W(z,ε)связаны с полюсами si ПФ НЧ соотношениями:
zi=esiT i=1,2..n
3.Степень знаменателя W(z) (порядок дискретной ПФ) равна степени полинома знаменателя исходной ПФ:
4. Функция W(z) конечна при z=1, если ПФ W(p) не имеет полюсов в начале координат. При z→1 W(z) стремится к вещественному числу.
Слайд 10

Определение процессов в импульсных системах с помощью Z-преобразования y[kT]=Z-1{F(z)·W(z)} Обратное Z-преобразование

Определение процессов в импульсных системах с помощью Z-преобразования

y[kT]=Z-1{F(z)·W(z)}
Обратное Z-преобразование можно определить

с помощью вычетов
zi-полюсы функций, стоящих под знаком обратного преобразования.
По известной Z-ПФможно составить соответствующее разностное уравнение импульсной системы
Слайд 11

Уравнение замкнутой системы уравнение замыкания для дискретных моментов времени: t=nT, n=0,1…

Уравнение замкнутой системы

уравнение замыкания для дискретных моментов времени: t=nT, n=0,1…
x[nT]=f[nT]-y[nT]
уравнение

разомкнутой системы
уравнение замкнутой системы
Слайд 12

Передаточная функция замкнутой системы ПФ замкнутой системы для управляемой переменной по

Передаточная функция замкнутой системы

ПФ замкнутой системы для управляемой переменной по входному

воздействию.
ПФ замкнутой системы по ошибке.
Слайд 13

Правила структурных преобразований в линейных импульсных системах

Правила структурных преобразований в линейных импульсных системах

Слайд 14

Система с импульсным элементом на входе Если импульсный элемент включен на

Система с импульсным элементом на входе

Если импульсный элемент включен на выходе

непрерывной части
z –ПФ в этом случае не может быть получена, т.к. ПФ W(p) и F(p) нельзя рассматривать раздельно.
модифицированное Z –преобразования Y(z,ε) не имеет смысла, так как информация о переменной Y в промежуточные моменты времени отсутствует.
Слайд 15

Последовательное соединение непрерывных звеньев, разделенных импульсными элементами

Последовательное соединение непрерывных звеньев, разделенных импульсными элементами

Слайд 16

Последовательное соединение непрерывных звеньев, не разделенных импульсными элементами эквивалентная ПФ непрерывной

Последовательное соединение непрерывных звеньев, не разделенных импульсными элементами

эквивалентная ПФ непрерывной части

имеет вид:
W(p)=W1(p)·W2(p)…Wr(p)
после чего это соединение сводится к первой схеме
Слайд 17

Параллельное соединение непрерывных звеньев

Параллельное соединение непрерывных звеньев

Слайд 18

Элементарная структура с обратной связью

Элементарная структура с обратной связью

Слайд 19

Соединение ИИЭ - экстраполятор нулевого порядка - непрерывное звено

Соединение ИИЭ - экстраполятор нулевого порядка - непрерывное звено