Курсовая: Критерии устойчивости линейных систем - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Критерии устойчивости линейных систем

Банк рефератов / Математика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 62 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы

















Курсовая работа


по

основам радиоэлектроники


по теме : Критерий устойчивости линейных систем.




Выполнил : Зазимко С.А.

Принял : Котоусов А.С.









Москва 1995 год








Т Е М А : Критерий устойчивости линейных систем.







Устойчивость линейных систем.


В реальной цепи, охваченной обратной связью, всегда имеются реактивные элементы, накапливающие энергию. Даже в усилителе на резисторах имеются такие элементы в виде паразитных емкостей схемы или усилительных приборов, индуктивности проводов и так далее. Эти реактивные элементы создают дополнительные фазовые сдвиги и если на какой-либо частоте они в сумме дают дополнительный угол в 180, то обратная связь превращается из отрицательной в положительную и создаются условия для паразитной генерации.


Это обстоятельство во многих случаях существенно ограничивает эффективность применения обратной связи, так как при больших значениях   для устранения паразитной генерации требуются специальные устройства (фазокомпенсаторы и др.), уменьшающие крутизну ФЧХ в кольце обратной связи. Однако оказывается, что введение в схему новых элементов приводит лишь к сдвигу частоты паразитной генерации в область очень низких или очень высоких частот.


Итак, из выше сказанного следует, что применение обратной связи тесно связано с проблемой обеспечения устойчивости цепи.

Для правильного построения цепи и выбора ее параметров большое значение приобретают методы определения устойчивости цепи. Рассмотрим некоторые из них.



Алгебраические критерии устойчивости.



В настоящее время известно несколько критериев, различающихся больше по форме, чем по содержанию. В основе большинства из этих критериев лежит критерий устойчивости решений дифференциального уравнения, описывающего исследуемую цепь.


Пусть линейное однородное уравнение для цепи с постоянными параметрами задано в форме :




где х - ток, напряжение и так далее., а постоянные коэффициенты - действительные числа, зависящие от параметров цепи.


Решение этого уравнения имеет вид :



где Ai - постоянные, а pi - корни характеристического

уравнения


(1)

Условие устойчивости состояния покоя цепи заключается в том, что после прекращения действия внешних возмущений цепь возвращается в исходное состояние. Для этого необходимо, чтобы возникающие в цепи при нарушении состояния покоя свободные токи и напряжения были затухающими. А это означает, что корни уравнения (1) должны быть либо отрицательными действительными величинами, либо комплексными величинами с отрицательными действительными частями. Из этих представлений вытекает следующий фундаментальный критерий устойчивости любых линейных систем :


“Cистема устойчива, если действительные части всех корней характеристического уравнения отрицательны.”


Это фундаментальное положение было основано А.М.Ляпуновым, который в 90-х годах прошлого века заложил основы теории устойчивости. В связи с этим приведенный выше критерий называют критерием Ляпунова.


Заметим, что левая часть характеристического уравнения (1) представляет собой не что иное, как знаменатель передаточной функции цепи записанной в форме




Таким образом, корни характеристического уравнения цепи являются полюсами передаточной функции К(р) этой цепи.


Отсюда следует, что сформулированные выше условия отрицательности действительных корней равносильны следующему утверждению : для устойчивости цепи необ-ходимо, чтобы передаточная функция К(р) не имела полю-сов в правой полуплоскости комплексной переменной р.


В тех случаях, когда цепь описывается дифференциальным уравнением высокого порядка, исследование корней характеристического уравнения, необходимое для решения вопроса об устойчивости системы, является сложной задачей.


Однако ее можно решить, анализируя соотношения между коэффициентами уравнения без определения самих коэффициентов. Это можно сделать с помощью теоремы



Гурвица, которая утверждает, что для того, чтобы действительные части всех корней уравнения



c действительными коэффициентами и b0>0 были отрицательными, необходимо и достаточно, чтобы были положительными все определители 1, 2, ..., m, составленные из коэффициентов уравнения по следующей схеме :




и т. д.




Сформулированный алгебраический критерий устойчи­вости называют критерием Рауса - Гурвица.


При составлении определителей по указанной схеме коэффициенты с индексом, превышающим степень характеристического уравнения заменяют нулями. Поэтому для уравнения четвертой степени получаются следующие определители :



В результате несложно видеть, что выполняется равенство



Отсюда по теореме Гурвица следуют условия устойчивости (в виде следующих неравенств):



Так, для характеристического уравнения второй степени



Критерий Рауса - Гурвица особенно удобен для проверки устойчивости цепи с заданными параметрами: вычисления относительно просты. Недостатком этого критерия является ограниченность применения: область применения критерия ограничена цепями с сосредоточенными параметрами, поскольку только для них передаточная функция выражается через многочлены. Кроме того этот критерий не дает ясных указаний на то как из неустойчивой цепи сделать устойчивую.



Геометрические критерии устойчивости.


Требование, чтобы передаточная функция





не имела полюсов в правой полуплоскости р = i, т.е. в области, ограниченной полуплоскостью бесконечно большого радиуса R и осью i (см. рисунок), равносильно условию, что знаменатель выражения (2) не должен иметь нулей в указанной области или, что то же, функция


(*)

не должна обращаться в единицу ни в одной из точек правой полуплоскости р.1



Но Н(р) представляет собой передаточную функцию разомкнутого кольца обратной связи, то есть отношение напряжения на зажимах 2-2 к напряжению на зажимах 1-1 при разомкнутой системе, как это показано на рисунке 2.



Для дальнейшего анализа перейдем от комплексной плоскости р на другую комплексную плоскость Н(р)=u+i (см. рисунок 3).




При этом каждой точке р плоскости  соответствует определенное значение Н на плоскости u,iv. И любой замкнутый контур на плоскости перейдет в некий, также замкнутый контур на плоскости Н.

Если исходный контур на плоскости р задан в виде контура как на рисунке 1, то соответствующий ему контур на плоскости Н называется годографом функции Н.

Показанный на рисунке 1 контур можно разбить на два участка : прямую iw от  до - и полуокружность бесконечно большого радиуса R. На первом участке, где  р=, функция H(p) обращается в функцию H().В соответствии с выражением (*) этот участок преобразуется на плоскости H в линию, определяемую следующим соотношением:

откуда



В этих выражениях аргументы переда-


точных функций соответственно четырехполюсников



.

На втором рисунке контура (см. рисунок 1) при Rфункция H(p)0. Это вытекает из общего выражения




которое при p   можно представить в виде (под В подразумевается постоянный коэффициент, а p0i и pпi - соответственно нули и полюсы функции К(р)).


Совершенно аналогично и функцию Н(р) при p   можно представить в форме H(p) = Ap где n и m - числа соответственно нулей и полюсов функции Н(р).


При n < m и p   модуль функции H(p) на полуокружности R   равен нулю. Таким образом, полуокружность бесконечно большого радиуса R на плоскости р преобразуется в точку, лежащую в начале координат на плоскости Н, и для построения годографа Н в виде замкнутого контура достаточно знать поведение Н(р) на оси iw, т.е. знать АЧХ и ФЧХ цепи Ky(iw),Koc(iw).


Обходу контура на рисунке 1 в положительном направлении (против часовой стрелки) соответствует обход годографа Н при изменении частоты от  до -, т.е. также против часовой стрелки (см. рисунок 3).



Следовательно, если годограф передаточной функции разорванного кольца не охватывает точку 1,i0 , то при замкнутой цепи обратной связи система устойчива, в противном случае система неустойчива.


Это условие называют критерием устойчивости Найквиста, а годограф H(iw) - диаграммой Найквиста.


Показанная на рисунке 3 диаграмма соответствует устойчивой системе. Это видно из того, что годограф Н не охватывает точку 1,i0. Сплошной линией показана часть контура, соответствующая положительным частотам 0 а штриховой - часть контура, соответствующая отрицательным частотам. Так как функция u(w) четная, а v(w) нечетная относительно w, то оба годографа симметричны относительно действительной оси.


Рисунок 3 был построен для случая, когда при w = 0 передаточная функция Н(iw) отлична от нуля ( эта возможно, например, для усилителей постоянного тока, в которых отсутствуют разделительные конденсаторы).


Основное преимущество данного метода : удобство оперирования с АЧХ и ФЧХ разомкнутой цепи.


Следует отметить, что при сложной схеме устройства форма диаграммы бывает настолько усложнена, что по ней сложно судить о попадании точки 1,i0 в замкнутый контур годографа. В подобных случаях оказывается полезным критерий, вытекающий из критерия Найквиста, основанный на подсчете числа пересечений годографом оси Uн(w) на участке 1,.


Для устойчивости системы тогда необходимо, чтобы годограф либо вообще не пересекал этот отрезок, либо пересекал его в положительном и отрицательном направлениях одинаковое число раз.







* * *


Помимо критерия Найквиста известен ряд других геометрических методов исследования устойчивости линейных систем с обратной связью, например критерий Михайлова и критерий пересечений. Они широко применяются при анализе систем автоматического регулирования. (Данные критерии описаны в книге : Котельников В.А., Николаев А.М. “Основы радиоэлектроники”)














Л и т е р а т у р а .




1. С.И. Баскаков “Радиотехнические цепи и сигналы” , 1983. М.: Высшая школа.



2. И.С. Гоноровский “Радиотехнические цепи и сигналы”, 1986

М.: Радио и связь.



1 Здесь и далее подразумевается, что Кос(р) и  обозначают одно и тоже - коэффициент усиления обратной связи.

1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Девушка сказала, что она толстая - девушка пошутила.
Ты сказал девушке, что она толстая - царство тебе небесное...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по математике "Критерии устойчивости линейных систем", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru