Логарифмические частотные характеристики звеньев и САУ. Децибел

При исследовании САУ амплитудную и фазовую частотные характеристики удобно строить в логарифмических координатах. Это даёт возможность очень просто построить логарифмические частотные характеристики (ЛЧХ) даже для сложных устройств.Прологарифмируем выражение частотной передаточной функции

получим: LnW(jω) = lnA(ω)+jφ(ω)

Из этого выражения видно, что член lnA(ω) определяет логарифмическую амплитудную частотную характеристику (ЛАХ), аφ (ω) – логарифмическую фазовую частотную характеристику (ЛФК).

Построение ЛАЧХ и ЛФЧХ систем и звеньев производится в прямоугольной системе координат. Координатные оси представляются в виде шкал, позволяющих произвести разметку осей в определенных единицах измерения. Подготовку системы координат для построения ЛЧХ рассмотрим подробнее.

Ось абсцисс Ось абсцисс называется осью частот. На ней откладываются десятичные логарифмы частоты и значения самой частоты в логарифмическом масштабе. В отношении lnω шкала частот получается линейной, а в отношении частоты ω — логарифмической. Основными единицами измерения по оси частот являются декада и октава.

Декадой называется интервал частот, различающихся между собой в 10 раз.

Октавой называется интервал частот, различающихся между собой в 2 раза.

На шкале частот, построенной в логарифмическом масштабе, длина отрезка, представляющего декаду (октаву), остается одной и той же на любом участке оси частот.

Масштаб декады выбирается с точки зрения удобства построения и допустимой относительной погрешности построения. Общепринятым является масштаб

т = 50 мм. (3.5.5)

Расчетные данные для изготовления линейки-шаблона с этим масштабом приведены в табл. 3.5.1. После того, как построена одна декада, остальные декады на шкале частот получаются простым ее повторением.

Таблица 3.5.1

Ось ординат Эта ось называется осью усиления. При построении ЛАЧХ системы или звена за единицу измерения по оси ординат принимается децибел, при построении ЛФЧХ —градус, при этом применяются следующие масштабы:

Iдб = 2 мм, 1 Г = 1 мм. (3.5.6)

С соблюдением этих масштабов и производится разметка оси усиления в указанных единицах измерения.

Децибел — логарифмическая единица для оценки отношения двух величин- Значение какой-либо положительной величины в децибелах численно равно десятичному логарифму этой величины, увеличенному в 20 раз. Например, значение общего коэффициента усиления системы K в децибелах определится по формуле

Кдб = 20lgK(3.5,7)

Типовая логарифмическая сетка для построения ЛАЧХ и ЛФЧХ с масштабами (3.5.5) и (3.5.6) по осям координат изображена на рис. 3.5.1.

Основные характеристики звеньев и систем.

При синтезе и анализе САУ ее расчленяют на типовые звенья, которые различаются динамическими свойствами.

Характеристики типовых звеньев.

За типовые звенья, по-видимому, целесообразно принять такие, которые могут служить основой для построения любых других звеньев, встречающихся на практике. Обычно за основупринимают звено, обладающее одной степенью свободы. Математические процессы в таком звене описываются дифференциальным уравнением не выше второго порядка

В основу классификации звеньев кладётся вид дифференциального уравнения, которым могут описываться весьма разнообразные свойства как по своей функции, так и по своему конструктивному исполнению.

Если принять это уравнение за исходное, то легко вывести уравнения различных типовых звеньев.

Типовые звенья являются звеньями направленного действия: сигналы передаются звеном в одном направлении — со входа на выход.

Типовые звенья подразделяют на пропорциональные (усилительные), апериодические (инерционные), колебательные, интегрирующие, дифференцирующие и форсирующие. Несколько обособленно в этой классификации стоит запаздывающее звено.

Поиск по сайту: