Частотные методы определения динамических характеристик

Эти методы предполагают, что на вход объекта подается периодический сигнал с известной частотой и амплитудой. При этом, если этот сигнал формируется с помощью прямоугольных импульсов, то эквивалентная амплитуда синусоидального сигнала будет больше амплитуды прямоугольного импульса в раза, что должно учитываться при расчете частотных характеристик. Модуль амплитудно-фазовой характеристики определяется как отношения амплитуды выходной гармоники к амплитуде входной. Фазовая характеристика характеризует фазовый сдвиг между этими гармониками на различных частотах пробного сигнала. Эти характеристики могут определяться непосредственно по графикам входного и выходного сигналов объекта, либо методом синхронного детектирования.

Частотные методы определения динамических характеристик объекта предполагают наличие двух этапов, на которых определяются:

1) Амплитудно-фазовая характеристика объекта.

2) Передаточная функция объекта.

Амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) объекта несет большую информацию об объекте, чем его кривая разгона. Таким образом, определение динамики объекта управления по его АФХ позволяет получить более точную динамическую модель, работающую в широком диапазоне частот. Однако при определении динамических характеристик объекта с помощью частотных методов следует учитывать, что они более трудоемки и требуют наличия специальной аппаратуры (низкочастотные генераторы периодических сигналов, регистрирующая аппаратура).

В процессе проведения экспериментов по снятию АФХ желательно предварительно определить так называемый существенный диапазон частот объекта. Для этого необходимо найти критическая частота колебаний объекта, т. е. частота, на которой входная и выходная гармоники колеблются в противофазе.

Для экспериментального определения частоты рекомендуется использовать метод двухпозиционного регулирования неполным притоком. Рабочий диапазон частот эксперимента (6 - 7 точек) рекомендуется выбирать из соотношения

По виду полученной в результате построения АФХ выбирается нужный вид передаточной функции объекта управления.

На втором этапе необходимо определить такие параметры модели объекта, чтобы АФХ модели как можно точнее соответствовала АФХ реального объекта.

При наличии нелинейной статической характеристики объекта управления при подаче на его вход пробных колебаний, выходной сигнал объекта можно отличить от синусоидального. В этом случае для выделения истинного значения амплитуды первой гармоники рекомендуется использовать метод двенадцати ординат.