2-Misol.
11.7-rasm, v dagi elektrik sxema uchun operator tenglama tuzilsin
va uzatish funksiyasi topilsin.
114
Zanjirning alohida qismlari uchun differensial tenglamalar yozamiz.
Sxemaga keltirilgan kuchlanish U
chiq
quyidagiga teng:
.
1
dt
I
C
IR
U
kir
Chiqish kuchlanishi U
chiq
quyidagicha aniqlanadi:
R
I
U
chiq
bu yerda I - qarshilik R bo`ylab oqadigan tok kuchi.
ikkala tenglamani R ga bo`lamiz:
,
1
1
dt
I
RC
I
U
R
chiq
.
1
I
U
R
chiq
Quyidagicha belgilaymiz:
k
R
1
va RC=T, bu holda:
I
kU
dt
I
T
I
kU
chiq
kir
,
1
bo`ladi.
Tenglamalardagi o`zgaruvchan t dan o`zgaruvchan r ga o`tamiz:
,
,
1
I
kU
dt
I
T
I
kU
chiq
kir
).
(
)
(
p
I
p
kU
chiq
Ikkala tenglamani birgalikda yechib, operator tenglama hosil qilamiz
),
(
1
)
(
)
(
p
kU
Tp
p
kU
p
kU
chiq
chiq
kir
yoki
).
(
)
1
1
(
)
(
p
U
Tp
p
U
chiq
kir
Sxemaning uzatish funksiyasi quyidagi ko`rinishda bo`ladi:
.
1
1
1
1
)
(
)
(
)
(
Tp
Tp
Tp
p
U
p
U
p
W
kir
chiq
(11.21)
Ko`rib chiqilgan misollar operator tenglamalarni va uzatish funksiyalarini
topish usuliga amal qilib, avtomatik tizimlarning namunaviy bo`g‘inlari uchun
operator tenglamalar va uzatish funksiyalarini tuzamiz. Namunaviy bo`g‘inlar
uchun operator tenglamalar va uzatish funksiyalari tegishlicha quyidagi
ko`rinishda bo`ladi:
115
Inersiyasiz bo`g‘in uchun:
y(p)=kx(p),
k
p
x
p
y
p
W
)
(
)
(
)
(
(11.22)
Aperiodik bo`g‘in uchun:
y(p)(1+Tp)=kx(p).
(11.23)
Tp
k
p
x
p
y
p
W
1
)
(
)
(
)
(
(11.24)
Differensiallovchi bo`g‘in quyudagicha ajratiladi:
Ideal bo`g‘in
y(p)=k x(p),
(11.25)
kp
p
x
p
y
p
W
)
(
)
(
)
(
;
(11.26)
Real bo`g‘in
(1+Tp)y(p)=kTpx(p)
(11.27)
.
1
)
(
)
(
)
(
Tp
kT
p
x
p
y
p
W
p
(11.28)
Integrallovchi bo`g‘in
Tp(p)=kx(p),
(11.29)
.
)
(
)
(
)
(
Tp
k
p
x
p
y
p
W
(11.30)
Tebranish bo`g‘ini
(T
1
T
2
p
2
+T
1
p+1)y(p)=kx(p),
(11.31)
.
1
)
(
)
(
)
(
1
2
2
1
p
T
p
T
T
k
p
x
p
y
p
W
(11.32)
ARTning operator tenglamasi (11.15) tenglama asosida quyidagi umumiy
ko`rinishda bo`ladi.
).
(
)
....
(
)
(
)
....
(
1
1
1
0
1
1
1
0
p
x
b
p
b
p
b
p
b
p
y
a
p
a
p
a
p
a
m
m
m
m
n
n
n
n
(11.33)
Avtomatik rostlash tizimining uzatish funksiyasi (4.20) tenglamaga binoan
116
quyidagi umumiy ko`rinishda bo`ladi:
.
....
....
)
(
1
1
1
0
1
1
1
0
n
n
n
n
m
m
m
m
a
p
a
p
a
p
a
b
p
b
p
b
p
b
p
W
(11.34)
Qayd qilish kerakki, (11.34) ifodaning maxraji tizim uchun yozilgan tavsifli
tenglamaning chap qismi bo`ladi. ART ning turg‘unligi va sifat ko`rsatgichlari
aniqlashda uzatish funksiyalari muhim vosita bo`ladi.
11.4. Chastotaviy tavsifnomalar
Chastotaviy tavsifnomalar avtomatik tizimlarini analiz qilishda keng
qo`llanilmoqda va alohida bo`g‘in uchun ham, butun tizim uchun ham olinishi
mumkin. Apmlituda chastotaviy, faza-chastotaviy, amplituda-faza-chastotaviy
tavsifnomalar bor.
Agar chiziqli ochiq tizimning kirishiga garmonik g‘alayon berilsa (11.9-rasm),
u holda tizimning chiqishda o`sha chastotali, lekin o`zgarmas va fazasi boshqacha
garmonik signal olamiz. Kirishga o`zgarmas amplituda va turli chastotali
g‘alayonlovchi ta‘sir berilsa, chastotaviy tavsifnomalar hosil bo`ladi.
Amplituda – chastotaviy tavsifnoma
,
)
(
)
(
)
(
i
kir
i
chiq
i
A
A
К
(11.35)
bu yerda
)
(
i
chiq
A
va
i
i
kir
A
)
(
chastotada chiqish va kirish amplitudalari.
Faza-chastotaviy tavsifnoma
),
(
)
(
)
(
i
кир
i
чиш
i
(11.36)
bunda
)
(
i
чиш
va
i
i
кир
)
(
chastotada chiqish va kirish ta‘sirlarining fazalari.
Kirish ta‘siriga turli chastotalar berib, qator nuqtalar hosil qilinadi. Bu nuqtalar
bo`yicha chastotaviy tavsifnomalar:
K(
)=f(
)
va
(
)=f(
)
tuziladi.
Amplituda va fazaviy tavsifnomalar bo`yicha amplituda-fazaviy tavsifnoma
quriladi. Buning uchun fazaviy tavsifnoma grafigidan ma‘lum chastota
uchun
faza burchak manfiy bo`lsa, soat strelkasi bo`ylab, agar burchak musbat bo`lsa, soat
strelkasiga qarshi yo`nalishda burchak singari olib qo`yiladi va u orqali nur
o`tkaziladi. Shu chastotada amplitudaviy tavsifnoma grafigidan olingan amplituda
117
K(
) ning qiymati nur ustiga qo`yiladi. Chastota
uchun nuqta hosil bo`ladi,
so`ngra shu usulda boshqa chastotalar uchun ham nuqtalar quriladi. Bu nuqtalarni
birlashtirib, amplituda-faza tavsifnomasi deb ataladigan egri chiziq olinadi.
Chastotaviy tavsifnomani tajriba asosida qurish yo`li ana shulardan iborat.
11.9-rasm. Kirish va chiqish garmonik signallarining korinishlari
Bo`g‘in yoki ochiq tizim uzatish funksiyasining ifodasiga
r=j
qo`yilsa, u
holda kompleks tekislikda haqiqiy R(
) va mavhum jQ(
) qismlarning geometrik
yig‘indi tarzida ko`rsatilgan uzatish funksiyasining ifodasini hosil qilamiz:
).
(
)
(
jQ
P
j
W
(11.37)
Bu yerdan amplituda tavsifnomasi quyidagicha aniqlanadi:
.
)
(
)
(
(
)
(
2
2
Q
P
K
(11.38)
Fazaviy tavsifnoma esa quyidagicha bo`ladi:
)
(
)
(
)
(
P
Q
arctg
(11.39)
Agar (11.37) va (11.39) formulalarga
ning 0 dan
gacha qiymatini
qo`ysak, u holda izlanayotgan amplituda-faza, amplituda va faza
tavsifnomalarini qurish uchun zarur bo`lgan qiymatlarni olamiz. Shunday qilib,
istalgan bo`g‘in va tizim uchun chastotaviy tavsifnomalarni qurish mumkin.
Namunaviy bo`g‘inlarning amplituda-faza tavsifnomalari 11.10-rasmda
keltirilgan.
ARTning tarkibiy sxemalari va ularni ekvivalent almashtirish usullari.
Avtomatik rostlash tizimlari prinsipial va funksional sxemalardan tashqari, tarkibiy
sxema ko`rinishida ham ifodalanishi mumkin.ART ning tarkibiy sxemasi deganda
shunday sxema tushuniladiki, bunda barcha tizim yo`naltirilgan ta‘sir bo`g‘inlariga
bo`linadi. Bu bo`g‘inlar dinamik xossalari jihatidan bir-biridan farq qiladi.
118
11.10- rasm. Namunaviy bo`g’inlarning amplituda-fazaviy tavsifnomalari:
a – kuchaytirgichli bo`g’in; b – aperiodik bo`g’in; v – tebranish bo`g’ini;
g – integrallovchi bo`g’in; d – real differensiallovchi bo`g’in tavsifnomasi
Tarkibiy
sxemalar tizimlarining elementlari to`g‘ri to`rtburchakliklar
ko`rinishida tasvirlanishi mumkin. Aksincha, bir bo`g‘in bir nechta konkret
qurilmani tasvirlashi mumkin. Tizim har bir bo`g‘inning chiqish miqdorini kirish
miqdoriga bog‘laydigan tenglama yoki uzatish funksiyasining turiga qarab
bo`g‘inlarga ajratiladi. To`g‘ri to`rtburchak ichida har bir bo`g‘inning uzatish
funksiyasi W(p) ko`rsatiladi, bo`g‘inlar o`rtasidagi bog‘lanish esa strelkali chiziqlar
bilan tasvirlanadi; strelkalar ta‘sirlarning yo`nalishini va qo`yilgan nuqtasini
ko`rsatadi.
11.11-rasm. Elektromashinali kuchaytirgichli o`zgarmas tok generatorining kuchlanishini
avtomatik rostlash tizimining prinsipial sxemasi: EMK – elektromashinali kuchaytirgich;
G-generator; EK – elektron kuchaytirgich; BCh – EMKning boshqarish chulg’ami; GKCh –
generatorning qo`zgatish chulg’ami
.
Prinsipial sxemasi 11.11-rasmda ko`rsatilgan o`zgarmas tok generatorining
kuchlanishini avtomatik rostlash tizimining tarkibiy sxemasi 11.12-rasmda
tasvirlangan. Elektron kuchaytirgich (EK) ning kirishidan (kirish miqdori U
kir
)
elektr mashinali kuchaytirgich (EMK)ning ko`ndalang zanjirigacha bo`lgan zanjir
qismi birinchi yo`naltirgich ta‘sir bo`g‘ini deb qabul qilingan. Bu bo`lakning
chiqish miqdori EMK yakori ko`ndalang zanjirining e.yu.k.
E
q
bo`ladi. Uzatish
119
funksiyalarini topish uslubiga muvofiq birinchi bo`g‘inning uzatish funksiyasi
quyidagicha bo`ladi:
,
)
(
1
)
(
)
(
)
(
1
p
T
r
р
U
p
E
p
W
y
кир
q
б
(11.40)
bu yerda
k
1
– birinchi bo`g‘inning uzatish koeffitsiyenti;
T
b
– EMKni boshqarish chulg‘ami zanjirining vaqt doimiysi.
Ikkinchi yo`naltirilgan ta‘sir bo`g‘ini deb qabul qilingan qismda e.yu.k.
E
q
kirish bo`ladi, EMK yakori bo`ylama zanjirining e.yu.k.
E
d
esa bo`g‘inning chiqish
miqdori bo`ladi.
Ikkinchi bo`g‘inning uzatish funksiyasi quyidagicha:
.
1
)
(
)
(
)
(
2
p
T
k
p
E
p
E
p
W
q
q
d
q
(11.41)
bu yerda k
2
– ikkinchi bo`g‘inning uzatish koeffitsiyenti;
T
q
–
EMK ko`ndalang zanjirining vaqt doimiysi;
ART ning to`g‘ri zanjiridagi uchinchi yo`naltirilgan ta‘sir bo`g‘ini sifatida
kirish miqdori e.yu.k.
E
d
,
chiqish miqdori esa generatorning e.yu.k.
E
g
bo`lgan
maydoni qabul qilinadi.
Uchinchi bo`g‘inning uzatish funksiyasi quyidagicha yoziladi.
.
1
)
(
)
(
)
(
p
T
k
p
E
p
E
p
W
v
g
d
g
куг
(11.42)
bu yerda
k
g
– uchinchi bo`g‘inning uzatish koeffitsiyenti;
T
v
– vaqt doimiysi.
11.12- rasm. EMKli o`zgarmas generatori kuchlanishini avtomatik rostlash
tizimining struktura sxemasi
120
ARTning to`g‘ri zanjirini tutashtiruvchi (berkituvchi) teskari aloqa zanjirida
bir inersiyasiz bo`g‘in – kuchlanishni bo`lgich
R
0
kiritilgan.
Teskari aloqa bo`g‘inining uzatish funksiyasi quyidagicha bo`ladi:
)
(
)
(
)
(
.
.
p
Ug
p
U
p
W
a
q
a
q
(11.43)
Teskari aloqa koeffitsiyenti
ning qiymati (11.43) ifodaga muvofiq, bo`lgich
R
0
polzunsining vaziyatiga qarab, noldan birgacha o`zgarishi mumkin. Demak,
ART zanjiri to`rtta yo`naltirilgan ta‘sir bo`g‘inidan iborat, shulardan uchtasi to`g‘ri
zanjirda, bittasi esa teskari aloqa zanjirida joylashgan. Agar elektron kuchaytirgich
o`zining kuchaytirish koeffitsiyentiga teng uzatish funksiyasiga ega bo`lgan bo`g‘in
deb qaralsa, u holda to`g‘ri zanjirda to`rtta bo`g‘in bo`ladi, uzatish koeffitsiyenti
k
1
ga esa elektron kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsiyentining qiymati
kirmaydi.
Sxemada
U
sr
(r)
– taqqoslash kuchlanishining tasviri bo`lib, tizim rostlanadigan
kuchlanishning talab etilgan qiymatiga ana shu tasvir yordamida sozlanadi;
F(p)
–
g‘alayonlovchi ta‘sir (generator yuklamasi) tasviri.
G‘alayonlovchi ta‘sirning uzatish funksiyasi
W
ya
(R)=R
ya.g
rostlanadigan
miqdorning mazkur g‘alayonga bog‘liqlik tavsifini belgilab beradi. Biz ko`rayotgan
holda generatorning yuklama toki g‘alayonlovchi ta‘sirdir, shuning uchun
W
ya
(r)
generator yakorining qarshiligi
R
ya.g
ga teng o`zgarmas miqdor bo`ladi.
Tizimning dinamik xossalarini tadqiqot etishda ochiq va berk tizimlarning
uzatish funksiyalariga ega bo`lish kerak. Buning uchun tarkibiy sxemalarni
ekvivalent o`zgartirish qoidalaridan foydalanib, barcha tizimning uzatish funksiyasi
topiladi. Ekvivalent almashtirish deb shunday o`zgartirishga aytiladiki, bunda bir
sxema
boshqasiga
tizimning
dinamik
tavsifnomalarini
saqlagan
holda
almashtiriladi.
Tarkibiy
sxemalarni
ekvivalent
almashtirishning
asosiy
qoidalari
quyidagilardan iborat.
1. Ketma-ket ulangan bo`g‘inlarning uzatish funksiyasi alohida bo`g‘inlar
uzatish funksiyalarining ko‘paytmasiga teng (11.13,a-rasm). Tarkibiy sxemada
yo`naltirilgan ta‘sir bo`g‘inlarini ketma-ket ulashda navbatdagi har bir bo`g‘inning
kirishi oldingi bo`g‘inning chiqishiga birlashtiriladi), ya‘ni:
121
W(p)= W
1
(p) W
2
(p) W
3
(p)
(11.44)
2. Parallel ulangan bo`g‘inlarning uzatish funksiyasi (tarkibiy sxemada
yo`naltirilgan ta‘sir bo`g‘inlarini parallel ulashda barcha bo`g‘inlarning kirish
miqdori bir xil bo`ladi, chiqish miqdorlari esa jamlanadi) alohida bo`g‘inlar uzatish
funksiyalarining yig‘indisiga teng (11.13,b-rasm):
W(p)= W
1
(p)+ W
2
(p)+ W
3
(p)
(11.45)
3.Teskari manfiy aloqali berk tizimning uzatish funksiyasi (11.13,v-rasm)
quyidagi formula bo`yicha aniqlanadi:
.
)
(
)
(
1
)
(
)
(
,
0
0
p
W
p
W
p
W
p
W
a
q
(11.46)
Teskari musbat aloqada (11.46) ifodaning maxrajida «+» o`rniga «-» yoziladi.
1.
Signal olish (yoki jamlash) nuqtasini ko`proq bo`g‘inga siljitilganda
teskari aloqa zanjiriga qo`shimcha ravishda qamraladigan bo`g‘inlarning teskari
uzatish funksiyasiga ega bo`lgan bo`g‘in qo`shiladi (11.13, g-rasm).
2.
Signal olish (yoki jamlash) nuqtasini kamroq bo`g‘inlarga siljitishda
teskari aloqa zanjirida uzatish funksiyasi o`chiriladigan bo`g‘inni ketma-ket ulash
zarur (11.13, d-rasm).
Tarkibiy sxemalarni ekvivalent almashtirish qoidalaridan foydalanib, generator
kuchlanishi ART ning uzatish funksiyasini topamiz.
Ochiq tizimning (tizim Q nuqtada ochilgan, 11.12-rasmga qarang) ketma-ket
ulangan yo`naltirilgan ta‘sir bo`ginlaridan tuzilgan uzatish funksiyasi quyidagicha
bo`ladi:
W(p)= W
u
(p) W
q
(p) W
b
( p)W
o.c
(p).
(11.47)
.
)
(
)
(
)
(
)
(
1
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
p
W
p
W
p
W
p
W
p
W
p
W
p
W
р
U
р
U
os
в
q
y
в
q
y
sr
g
(11.48)
Tizimning kirish miqdori deb, boshqaruvchi ta‘sir U(p) emas, balki
g‘alayonlovchi ta‘sir F(p) qabul qilinsa, u holda berk tizimning g‘alayonlovchi
ta‘sir F(p) uchun uzatish funksiyasi quyidagicha bo`ladi:
.
)
(
1
)
(
)
(
)
(
p
W
p
W
р
U
р
U
я
ср
г
(11.49)
bu yerda W(p) – ochiq tizimning (11.47) tenglama bo`yicha aniqlanadigan uzatish
funksiyasi.
122
Alohida bo`g‘inlar uzatish funksiyalarining qiymatini (11.47), (11.49)
ifodalarga quyib, tizimning uzatish funksiyasini olamiz.
11.13-rasm. Tarkibiy sxemalarni ekvivalent o`zgartirisha – ketma-ket ulangan bo`g’inlarni;
b- parallel ulangan bo`g’inlarni; v-teskari bog’lanish bilan qamralgan bo`g’inni; g- ajratib olish
nuqtasini ko`chirish; d- jamlash nuqtasini ko`chirish
|