2. ЛХ линейных сау 3-х типов.

3. Годографы для анализа автоколебаний в нелинейных САУ 3-х типов.

4. Семейства ЛХ линеаризованных САУ.

5. Осциллограммы переходных процессов линейных САУ 3-х типов.

6. Результаты экспериментального анализа автоколебаний в нелинейных САУ 3-х типов.

7. Значения пороговых уровней шума, при которых выполняются условия статистической линеаризации нелинейных САУ 3-х типов.

8. Усредненные переходные процессы для 2-х значений .

9. Оценки фильтрующих свойств всех САУ.

 

8.4. Контрольные вопросы

 

1. Как влияют цепи коррекции на переходные процессы линейных САУ?

2. Как определяются амплитуда и частота автоколебаний в нелинейных САУ?

3. Влияет ли уровень шума на качество переходных процессов в линейных САУ?

4. Влияет ли уровень шума на качество переходных процессов в нелинейных САУ?

5. Объяснить эффект срыва автоколебаний в нелинейной САУ при действии шума.

6. Как изменяется коэффициент при увеличении уровня шума и какие показатели качества линеаризованной САУ при этом меняются?

 

 

9. Исследование нелинейных элементов методом статистической линеаризации (лабораторная работа 8)

 

Цель работы – экспериментальная оценка статистических характеристик безынерционных нелинейных элементов, используемых в методе статистической линеаризации нелинейных САУ.

 

9.1. Описание лабораторной установки

 

Лабораторная установка включает в себя макет для исследования нелинейных элементов, внешний генератор широкополосных случайных процессов и осциллограф. Предусмотрена возможность исследования нелинейных элементов 3-х типов: идеальное реле, реле с зоной нечувствительности и реле с петлей гистерезиса. На вход каждого из этих элементов подается случайный процесс x(t) с нормальным законом распределения и регулируемыми параметрами (математическое ожидание) и (среднеквадратичное значение). Измерительная схема позволяет оценивать выходные параметры: и .

В соответствии с методом статистической линеаризации нелинейный элемент заменяется эквивалентным ему (в смысле равенства математических ожиданий и дисперсий выходных процессов) линейным элементом, на выходе которого имеем

,

где - центрированная случайная компонента входного процесса x(t); и - статистические коэффициенты усиления для математического ожидания и, соответственно, центрированной случайной компоненты X(t). Коэффициенты и можно экспериментально вычислить как крутизну зависимостей и в рабочей точке .

Для определения динамических и точностных свойств нелинейных САУ наибольший интерес представляет коэффициент , который связывает процесс с полезным воздействием. Как правило, наличие нелинейного элемента в САУ обусловлено нелинейностью статической характеристики дискриминатора. Если САУ обладает высокой точностью и хорошими сглаживающими свойствами, то ошибку системы ( ) можно приближенно считать равной нулю. Тогда

при

и функцию передачи линеаризованной САУ в разомкнутом состоянии можно аппроксимировать выражением

,

где - функция передачи линейной части САУ.

Замечание. В основу метода статистической линеаризации заложена аппроксимация функции плотности распределения вероятностей случайного процесса на выходе нелинейного элемента нормальным законом. Для обоснования такой аппроксимации необходимо наличие в функции передачи инерционных звеньев.

Таким образом, уровень случайного процесса на выходе нелинейного элемента существенно влияет на коэффициент усиления разомкнутой САУ с соответствующими последствиями (например, изменяются качество переходных процессов и точность в установившемся режиме).

 

9.2. Задание по работе

 

1. Ознакомиться с лабораторным макетом и представленной на нем схемой измерений. Схему экспериментальных исследований и статические характеристики y(x) нелинейных элементов зарисовать.

2. Снять экспериментальные характеристики и при нескольких значениях уровня шума (уровень шума отсчитывается в условных значениях по шкале потенциометра).

3. Для каждого нелинейного элемента построить 2 семейства графиков: и при выбранных значениях уровня шума .

4. С физических позиций дать объяснение полученным результатам. Для этого следует рассмотреть прохождение через нелинейный элемент нормального случайного процесса с заданными параметрами и и оперировать плотностью распределения вероятностей W(y).

5. Используя полученные в результате эксперимента зависимости , определить и построить зависимости .

 

9.3. Контрольные вопросы

 

1. Каким образом параметры и влияют на вид функции W(y)?

2. Дать физическую трактовку зависимостей и .

3. Как влияет уровень шума на входе нелинейного элемента на показатели качества нелинейной САУ?