Исходным выражением для построения является характеристическое уравнение замкнутого контура скорректированной системы.
Преобразуем выражение (34) и сгруппируем подобные члены.
Произведем в уравнении (35) подстановку и получим тождество.
В выражении (36) сгруппируем действительную и мнимую части.
a
b
Так как комплексная величина a+jb равна нулю только в том случае, если одновременно равны нулю её действительная и мнимая части, то тождество (37) эквивалентно двум уравнениям.
(38) |
Упорядочим систему уравнений (38) с учетом того, что параметр, стоящий в обоих уравнениях на первом месте, будем откладывать по оси абсцисс, а параметр, стоящий на втором месте, - по оси ординат. Для этого в обоих уравнениях сгруппируем отдельно члены, зависящие и не зависящие от параметров k рк и Т о.
(39) |
Подставим в систему уравнений (39) численные значения постоянных времени с учетом того, что
А1 В1 С1
(40) |
А2 В2 С2
Решим систему уравнений (40) методом определителей.
Где
Подставив выражения (43)-(45) в формулы (41) и (42), получим.
Вычислим значения функций и при изменении частоты ω от нуля до и результаты сведем в таблицу 2. Так как функции и являются чётными, то кривая D -разбиения дважды проходит через одни и те же точки (при изменении частоты ω от до нуля и от нуля до ).
Таблица 2 – Граница области устойчивости системы в плоскости параметров k и и Т о.
ω | K и | T о |
-0,485625 | ∞ | |
-0,547629 | -2,613266 | |
1,2 | -0,577600 | -2,043737 |
1,4 | -0,615394 | -1,712052 |
1,6 | -0,662516 | -1,510062 |
1,8 | -0,721018 | -1,386806 |
-0,793730 | -1,316372 | |
2,2 | -0,884625 | -1,285317 |
2,4 | -0,999424 | -1,287320 |
2,6 | -1,146632 | -1,320991 |
2,8 | -1,339425 | -1,389449 |
-1,599319 | -1,501486 | |
3,2 | -1,963952 | -1,675243 |
3,4 | -2,505587 | -1,947762 |
3,6 | -3,382741 | -2,402210 |
4,292218 | 1,682955 | |
2,340714 | 0,616497 | |
1,928144 | 0,347553 | |
1,828739 | 0,229962 | |
1,854136 | 0,165839 | |
1,947827 | 0,126294 | |
2,087095 | 0,099893 | |
2,261100 | 0,081256 | |
2,464044 | 0,067542 | |
2,692564 | 0,057122 | |
2,944581 | 0,048999 | |
3,218752 | 0,042531 | |
3,514168 | 0,037290 | |
3,830199 | 0,032978 |
|
На рис.5 изображена кривая D -разбиения, построенная по данным табл.2. Кривую D -разбиения штрихуем по следующим правилам (стр.290 [1]).
Если определитель ∆ > 0, то штриховка наносится слева (при движении вдоль кривой в сторону увеличения ω); если определитель ∆ < 0, то штриховка наносится справа.
Так как при прохождении переменной ω через нуль знак главного определителя ∆ меняется на противоположный, то штриховка кривой D-разбиения всегда двойная.
Рис.5 – Область устойчивости скорректированной системы в плоскости параметров kи и Tо.
Дополним кривую D -разбиения особыми прямыми, уравнения которых имеют следующий вид: a 0=0, отсюда T o=0; a n=0, отсюда и . Особые прямые штрихуем по следующим правилам (стр.291 [1]).
Особые прямые, соответствующие ωи=0 и ωи= , штрихуют один раз. В точках пересечения (или сопряжения) особой прямой с основной кривой D -разбиения, соответствующих ω=ωи, заштрихованные стороны прямой и кривой должны быть обращены друг к другу. Причем, если в точке пересечения определитель ∆ меняет знак, то штриховка особой прямой переходит на противоположную сторону прямой. Если же знак определителя не меняется, то направление штриховки остается прежним.
На рис.5 откладываем точку А с заданными координатами k и и T о (k и=1; T о=1,1). Заданная точка входит в область устойчивости скорректированной системы.