Методы определения динамических характеристик САУ

Аналитически временные динамические характеристики и определяются решением уравнения САУ при подстановке соответственно в правую часть уравнения, а частотные характеристики определяются соответственно по уравнениям (4.13), (4.14) и (4.15).

Экспериментально временные динамические характеристики САУ определяются фиксированием переходной или импульсной переходной функции на осциллографе или другом измерительном приборе при подаче на вход САУ с генератора воздействия в виде или соответственно.

Рис. 4.8. К экспериментальному методу определения

частотных характеристик САУ:

а – блок-схема определения и ;

б – амплитудная и фазовая частотные характеристики САУ.

На рис. 4.8,а изображена структурная схема, позволяющая снять амплитудную и фазовую частотные характеристики САУ, зная которые, можно строить амплитудно-фазовую характеристику. В схеме используется комплект инфранизкочастотной аппаратуры, который включает в себя следующие приборы:

1) низкочастотный генератор периодических колебаний (НГПК);

2) двойной пиковый вольтметр (ДПВ);

3) низкочастотный фазометр (НФ).

С помощью генератора на вход исследуемой САУ (рис. 4.8,а) подается гармонический сигнал

,

частоту w которого можно изменить в широком диапазоне. Этот же сигнал подается на входы двойного пикового вольтметра и низкочастотного фазометра. Выходной гармонический сигнал САУ

подается на вторые входы указанных приборов (ДПВ и НФ). С помощью двойного пикового вольтметра производятся измерения амплитуд сигналов на входе и выходе САУ при . При помощи фазометра осуществляется измерение периода колебаний , где f – частота входного сигнала в герцах и угла сдвига по фазе между выходным и входным сигналами при том же значении частоты w. Необходимые напряжения питания для всех приборов подаются с блока питания, в качестве которого обычно используют электронный стабилизированный выпрямитель (ЭСВ).

Изменяя частоту напряжения , производят измерения для каждого значения частоты w амплитуд напряжения и и угла сдвига по фазе между ними , выраженного в единицах времени (рис. 4.7). Затем по формулам

определяют для каждого значения частоты w величины амплитудной и фазовой частотных характеристик. Допустимые пределы изменения частоты w, т.е. и , определяются тактико-техническими данными исследуемой аппаратуры. По полученным данным строят графики характеристик и (рис. 4.8,б) и амплитудно-фазовой характеристики (см. рис. 4.6).

Результаты эксперимента приобретают особое значение в тех случаях, когда уравнение движения САУ неизвестно или его трудно составить. Поэтому теоретический метод исследования (частотный метод) в сочетании с экспериментом получил большое применение в инженерной практике.

В настоящее время в РФ разработана различная аппаратура, с успехом использования при экспериментальном определении указанных выше частотных характеристик. Известны приборы, позволяющие не только определять амплитудную и фазовую частотные характеристики элемента, но и вычерчивать график амплитудно-фазовой характеристики.