Задание

1. Построить логарифмические частотные характеристики соединения звеньев, которому соответствует передаточная функция:

, где  a=1,8; T=3

2. Рассчитать частоту щ0, определяющую полосу пропускания данного соединения.

Решение

1. Передаточную функцию (функция интегрирующего звена с замедлением) можно представить как произведение двух передаточных функций: - передаточная функция интегрирующего звена;

- передаточная функция апериодического звена первого порядка.

1.1. Определим АЧХ, ЛАЧХ и ЛФЧХ для интегрирующего звена.

Заменим s на jщ, получим: .

ЛАЧХ для данного звена будет иметь вид: .

Получаем, что ЛАЧХ интегрирующего звена – это прямая с наклоном − 20 дБ/дек. На частоте щ=1 значение ЛАЧХ равно 20lgk, а при щ=k ЛАЧХ обращается в нуль, поскольку W1(jщ)=1.

ЛФЧХ для данного звена имеет вид: ц1(щ)=arg (W1(jщ))

Фазовая характеристика ц1(щ)=-90° = – р/2 говорит о постоянном сдвиге фазы на всех частотах.

1.2. Определим  АЧХ, ЛАЧХ и ЛФЧХ для апериодического звена первого порядка.

Заменим s на jщ, получим: .

ЛАЧХ для данного звена будет иметь вид:

Асимптотическая ЛАЧХ этого звена образована двумя прямыми, которые пересекаются на сопрягающей частоте . На низких частотах она имеет нулевой наклон (так как звенопозиционное), причем в этой области .

На высоких частотах наклон ЛАЧХ равен − 20 дБ/дек, так как степень знаменателя передаточной функции на единицу больше степени ее числителя.

ЛФЧХ для данного звена имеет вид:

Фазовая характеристика меняется от 0 до − 90° , причем на сопрягающей частоте .

Рис.1. ЛАЧХ передаточных функций W1(s), W2(s), W(s), где L1(щ) - ЛАЧХ интегрирующего звена, L2(щ) - асимптотическая ЛАЧХ апериодического звена первого порядка, L(щ) - среднее ЛАЧХ.

Рис.2. ЛФХЧ передаточных функций W1(s), W2(s), W(s), где ц1(щ) - ЛФЧХ интегрирующего звена, ц2(щ) - ЛФЧХ апериодического звена первого порядка, ц(щ) - среднее ЛФЧХ.

2. Известно, что полоса пропускания это характеристика снижения амплитуды выходного сигнала в корень из двух раз.

; ;

;

, , T = 3мс, a = 1.8

, заменим щ02 на x

По теореме Виета найдем корни квадратного уравнения:

, первый корень не подходит, т. к. он отрицательный. Используем обратную замену  щ02 = x2.

Следовательно