Из полученного следует

Из полученного следует - student2.ru

Переходя к оригиналам, с учетом теоремы запаздывания, получим

Из полученного следует - student2.ru (8.49)

Это и есть рекуррентная формула для вычисления дискретных значений выходной величины.

Очень часто дискретно – непрерывная система задана в виде структурной схемы и желательно получить разностные уравнения непрерывных динамических звеньев непосредственно по их передаточным функциям. Для этой цели распрстранение нашли методы подстановки, связанные с заменой s =f(z). При этом должны выполняться следующие требования:

1)если непрерывная передаточная функция W(s) соответствует устойчивой системе, то и полученная передаточная функция W(z) должна определять устойчивую систему;

2)способ должен допускать возможность раздельного применения к звеньям структурной схемы;

3) для постоянных сигналов коэффициент усиления дискретной цепи должен соответствовать тем же значениям коэффициента усиления непрерывной цепи.

Перечисленным требованиям наиболее полно удовлетворяет подстановка Тастина

Из полученного следует - student2.ru (8.50)

Подстановка Тастина дает хорошие результаты при Из полученного следует - student2.ru где Из полученного следует - student2.ru основная постоянная времени непрерывной системы. В некоторых изданиях рекомендуют выбирать Из полученного следует - student2.ru Этим требованиям не всегда удается удовлетворить и в таких случаях можно использовать модифицированную подстановку Тастина

Из полученного следует - student2.ru (8.51)

При неизменном значении периода дискретизации удовлетворительное соответствие динамики непрерывной системы с ее дискретной моделью иногда можно получить подбором параметра Тастина w. Полученная подстановкой Z – передаточная функция описанным выше способом преобразуется в рекуррентную формулу.

Для получения дискретной модели непрерывной системы можно использовать метод подбора корня, который заключается в выполнении следующих операций:

1) определение нулей и полюсов передаточной функции непрерывной системы;

2) отображение нулей и полюсов s – плоскости в z – плоскости, исппользуя соотношения

Из полученного следует - student2.ru

1) образование полиномов Z – передаточной функции с полюсами и нулями, определенными в п.2;

2) определение конечного значения реакции непрерывной системы на единичное ступенчатое воздействие;

3) определение конечного значения реакции дискретной системы на единичное ступенчатое воздействие;

4) подбор конечного значения дискретной системы в соответствии с конечным значением непрерывной системы введением постоянной в передаточную функцию, образованную в п.3;

5) добавление нулей в передаточную функцию дискретной системы до получения m =n – 1.

6) Определение моделирующего разностного уравнения.

Для использования рассмотренного способа непрерывная система должна удовлетворять следующим требованиям:

1) быть асимптотически устойчивой и удовлетворять теореме о конечном значении;

2) конечное значение не должно равняться нулю.

Пример. Методом подбора корня получить разностное уравнение для моделирования на ЦВМ непрерывной системы, имеющей передаточную функцию

Из полученного следует - student2.ru

Параметры передаточной функции те же, что и в предыдущем примере.

Нулей передаточная функция не имеет, а полюсы комплексно сопряженные и равные a± jb, где a = -0.6, b = 1.908. Передаточную функцию моделирующей дискретной системы запишем в виде

Из полученного следует - student2.ru

После преобразований и умножения на пока неизвестный коэффициент k, получим

Из полученного следует - student2.ru

Конечное значении реакции непрерывной системы на единичное ступенчатое воздействие будет

Из полученного следует - student2.ru

Конечное значение реакции дискретной системы на то же воздействие определится как

Из полученного следует - student2.ru

Для того, чтобы конечные значения реакций непрерывной и дискретной систем были равны, коэффициент k должен быть равен

Из полученного следует - student2.ru

Подставив коэффициент усиления, а так же значения a и b и дополнив передаточную функцию дискретной системы одним нулем, получим

Из полученного следует - student2.ru

По этой передаточной функции можно получить моделирующее разностное уравнение и рекуррентную формулу, по которой и рассчитан переходный процесс, показанный на рис.8.14.

Из полученного следует - student2.ru
Рис.8.14. Переходный процесс, полученный при использовании

метода подбора корня

Полученная переходная функция с достаточно высокой точностью соответствует переходной функции исходной непрерывной системы.

Наши рекомендации