7. Yuxarıda verilmiş 1, 3-5 modellərinə uyğun gələn ötürmə funksiyalarını
tapın.
Bu
məqsədlə
tənliklərin
hər
tərəfindən
sıfır
y(0)=
0
)
0
(
y
)
0
(
y
)
0
(
y
)
3
(
başlanğıc şərtlərində Laplas təsviri almaq lazımdır.
8. MATLABın köməyi ilə ATS-in aşağıdakı struktur sxeminə uyğun gələn
ötürmə funksiyasını tapın.
İlkin və gətirilmiş ATS-ləri Simulink paketində modelləşdirərək g=1(t)
(Step) vahid təkan siqnalı halında y(t) və y
G
(t) qrafiklərini qurub müqayisə
edin. Çevirmə düzgün aparılmışdırsa y(t)= y
G
(t) olmalıdır.
2
s
4
W
,
5
W
,
1
s
3
s
2
W
,
s
1
s
2
W
30
10
2
ob
T
.
9. Obyektin ötürmə funksiyası verilmişdir:
6
s
5
s
4
s
)
s
(
W
2
.
Giriş siqnalı u(t)=2cos(0.5t) olduqda Simulinkdə modelləşdirmə yolu
ilə obyektin y(t) reaksiyasını alın.
9.5.2. Furye şevirməsi
Avtomatik tənzimləmə sistemlərinin və obyektlərinin əvvəldə baxdığımız
zaman oblastında və təsvirlərin köməyi ilə yazılış formaları onları tam
xarakterizə etmir. Belə ki, praktikada mövcud olan obyektlərin bir çoxuna
harmonik siqnallar təsir edir. Belə şəraitdə sistemi düzgün qurmaq üçün onun
qərarlaşmış rejimdə sinusoidal test siqnalına olan reaksiyasını bilmək çox
vacibdir. Bundan başqa, sistemin zaman oblastına aid olan bəzi keyfiyyət
245
göstəricilərini
onun
tezlik
xarakteristikaları
əsasında
daha
asan
qiymətləndirmək olar.
Spektral analizin əsas tətbiq sahələrindən biri də siqnalların harmonik
(tezlik) tərtibini araşdırması və tezlik üzrə gücünün paylanma qanununun
(spektral sıxlıq) təyin edilməsindən ibarətdir.
Spektral analizin riyazı əsasını Furye çevirməsi təşkil edir.
Əvvəldə düz və tərs Laplas çevirmələri ilə tanış olmuşduq:
0
st
dt
e
)
t
(
x
)
s
(
X
, (9.5)
.
ds
e
)
s
(
X
j
2
1
)
t
(
x
j
c
j
c
st
(9.6)
Dövrü olmayan x(t) originalının -
intervalında düz Furye
çevirməsi aşağıdakı inteqralın köməyi ilə təyin edilir:
.
dt
e
)
t
(
x
)
j
(
X
)
t
(
x
F
t
j
(9.7)
Burada, F – düz Furye çevirməsinin simvoludur.
Əgər təsvir X(j
) verilərsə, uyğun x(t) originalını tapmaq üçün tərs Furye
çevirməsindən istifadə olunur:
.
d
e
)
j
(
X
2
1
)
t
(
x
)
j
(
X
F
t
j
1
(9.8)
Furye çevirməsi Dirixle şərtindən irəli gələn
dt
)
t
(
x
münasibətini
ödəyən x(t) zaman funksiyaları üçün mövcuddur. x(t) cüt funksiya olarsa
X(j
)=X(
) həqiqi, tək funksiya olarsa X(j
) kompleks kəmiyyət şəklində
alınır.
Göründüyü kimi, zamanın t
mənfi qiymətlərində original x(t)=0 olarsa
(9.7) Furye çevirməsi (9.5) Laplas çevirməsi ilə eyni olur. Yalnız belə siqnallar
üçün, yəni x(t) zamanın müsbət t
0 intervalında təyin olunduqda məlum X(s)
Laplas təsvirində s=j
əvəzləməsini etməklə X(j
)tezlik spektrini almaq olar.
Əks təqdirdə, tezlik spektrini almaq üçün (9.7) Furye çevirməsini istifadə
etmək
lazımdır.
Məsələn,
x(t)=Asin(
0
t)
siqnalının
təsviri
2
0
2
0
s
A
)
s
(
X
. Bu ifadədə bilava-sitə s=j
əvəzləməsi etməyə çalışsaq
X(j
)=A
)
/(
2
0
2
alarıq. Amma Furye çevirməsinin özündən istifadə
etdikdə
0
0
j
)
j
(
X
düzgün
nəticə
alarıq.
0
,
e
)
t
(
x
t
siqnalı üçün X(s)=1/(s+
). Bu siqnal yalnız t
0 halında
246
təyin olunduğundan s=j
birbaşa əvəzləməsi düzgün nəticə verir:
X(j
)=1/(j
+
). Daha bu siqnalın tezlik spektrini tapmaq üçün (9.7) Furye
çevirməsindən istifadə etmək lazım gəlmir.
Furye çevirməsinin köməyi ilə sistemin tezlik xarakteristikalarını (ATX,
FTX, AFTX) qurmaq mümkündür. Bu xarakteristikalar analiz və sintez zamanı
çox əhəmiyyətli məlumat daşıyır.
Tezlik spektri. X(j
) kəmiyyəti x(t) zaman funksiyasının tezlik spektri və
ya spektral xarakteristika adlanır. X(j
)=R(
)+jİ(
) kompleks kəmiyyət
olarsa tezlik spektri
)
(
2
I
)
(
2
R
)
j
(
X
və ya
)
j
(
X
)
j
(
X
mod
)
j
(
X
.
Misal 9.32. Şəkil 9.8-də göstərilən düzbucaqlı simmetrik impulsun tezlik
spektrini tapaq.
Şəkil 9.8.Düzbucaqlı simmetrik impuls
İfadə (9.7)-ə əsasən tezlik spektri:
.
2
/
)
2
/
sin(
dt
e
1
)
j
(
X
2
/
2
/
t
j
(9.9)
Bu impuls cüt funksiya olduğundan X(j
) – həqiqi funksiyadır. Yəni yalnız
həqiqi hissədən ibarətdir. Uyğun
)
j
(
X
tezlik spektri şəkil 9.9, a-da
göstərilmişdir.
0 parametri sıfra yaxınlaşdıqda həddə x(t) funksiyası vahid
impulsa (
- funksiya) çevrilir x(t)=
(t). Uyğun
)
j
(
X
şəkil 9.9, b-də
göstərilmişdir. Göründüyü kimi, vahid impuls siqnalı sabit tezlik spektrinə
malikdir.
t
-
0
х(t)
1
x(t)=
(t)
X(j
)
0
ω
0
-
4
/
-2
/
2
/
4
/
0.5
-
1
-
X(j
247
a) b)
Şəkil 9.9. Simmetrik düzbucaqlı impulsun
tezlik xarakteristikala
rı
Bu misal siqnalın forması ilə tezlik zolağı arasındakı əlaqəni nümayiş
etdirir. Zaman (original) x(t) funksiyası dar olduqda, onun tezlik spektri bir o
qədər geniş olur və beləsiqnalı bərpa etmək üçün daha böyük tezlik zolağı tələb
olunur. Əgər düzbucaqlı impulsun iti bucaqları hamarlanarsa (məsələn, Qauss
funksiyası şəklində), onun spektrinin yüksəktezlikli komponentləri azalır. Yəni
spektr daha dar olur. Məsələn,
2
/
t
2
e
2
)
t
(
x
vahid sahəli siqnalın tezlik
spektri
2
/
2
e
)
(
X
tez sönür. Burada, x(t) cüt funksiya olduğundan X(j
)
həqiqi funksiya şəklində alınmışdır.
Şəkil 9.10 a,b-də uyğun qrafikləri göstərilmişdir.
a)
b)
Şəkil 9.10. Qauss funksiyası (a) və spektrial xarakteristika (b)
Misal 9.33. Vahid təkan x(t)=1(t) (x(t)=0, t<0) siqnalının Furye
çevirməsini tapaq. (9.7) ifadəsinə əsasən:
0
0
)
(
j
t
j
e
dt
t
j
e
j
X
.
Bu ifadəni hesablamaq mümkün deyil. Səbəb yuxarı həddin qeyri-
müəyyənliyidir, yəni inteqral yığılmır.
Bu təzadı aradan qaldırmaq məqsədi ilə vahid təkanı x(t)=e
-at
, a
0 şəklində
təsvir edək. Onda
0
,
1
0
)
(
a
j
a
dt
t
j
e
at
e
j
X
.
İndi a
0 nəzərə alsaq, X(j
)=1/j
. Məxrəc və surəti məxrəcin (-j
)
qoşmasına vursaq, alarıq: X(j
)=-j1/
=jİ(
). Tezlik spektri
1
2
1
2
0
)
(
2
)
(
2
)
(
I
R
j
X
.
0
x(t)
t
0
X(j
)
248
Bu ifadə x(t)=1(t) vahid təkan funksiyasının tezlik spektrinə yaxın olub,
onun dəqiq ifadəsi deyil. Dəqiq ifadə 2
intensivlikli (sahəli) vahid
(
)
impulsudur:
X(j
)
=2
(
).
Bu misalın mahiyyəti onu göstərməkdən ibarətdir ki, bir çox məşhur zaman
x(t) funksiyalarının Furye çevirməsi mövcud deyil.
9.5.2.1. Kompleks gücləndirmə əmsalı
Əvvəldə sistemin (obyektin) təsvirlərdə yazılmış model kimi W(s) ötürmə
funksiyasından istifadə etmişdik. Analoji olaraq sistemin tezlik xüsusiyyətlərini
təhlil etmək üçün W(j
) kompleks gücləndirmə əmsalından istifadə olunur:
)
(
jI
)
(
R
)
j
(
W
(9.10)
və ya polyar koordinatlarda (üstlü formada):
.
e
)
(
A
)
j
(
W
)
(
j
(9.11)
)
j
(
W
mod
)
j
(
W
)
(
2
I
)
(
2
R
)
(
A
– kompleks müstəvidə
vektorun uzunluğu;
)
j
(
W
arg
)
(
R
)
(
I
arctg
)
(
- bucaqdır,
2
)
(
.
İfadə (9.10)-dan göründüyü kimi, riyazi cəhətdən kompleks gücləndirmə
əmsalını W(s) ötürmə funksiyasında s=j
əvəzləməsi edib, onu həqiqi R(
) və
xəyali I(
) hissələrə ayırmaqla almaq olar.
Kompleks gücləndirmə əmsalının fiziki mahiyyəti
Tərif. Obyektin girişinə vahid
(t) impulsu verdikdə onun çıxış y(t)
siqnalının Furye çevirməsi, yəni tezlik spektri Y(j
) kompleks
gücləndirmə əmsalı adlanır. Başqa sözlə, kompleks gücləndirmə əmsalı
obyektin
(t) çəki funksiyasının Furye çevirməsidir.
Fərz edək ki, obyektin ötürmə funksiyası W(s) verilmişdir. Onda çıxış
siqnalının təsviri Y(s)=W(s)U(s). Burada U(s) giriş siqnalının təsviridir. Fərz
edək ki, giriş siqnalı u(t)=
(t) vahid impulsdur. Onda uyğun təsvir U(s)=1. Bu
halda Y(s)=V(s)=W(s). Uyğun original (çəki funksiyası)
(t)=L
-1
[W(s)].
Hesablamaları asanlaşdırmaq məqsədi ilə ötürmə funksiyasını sadə kəsrlərə
ayırmaq olar:
249
n
n
2
2
1
1
s
s
k
...
s
s
k
s
s
k
)
s
(
W
.
Burada s
i
– ötürmə funksiyasının qütbləridir. Bu halda
t
s
n
t
s
2
t
s
1
n
2
1
e
k
...
e
k
e
k
)
t
(
.
İfadə (9.11)-ə əsasən müvafiq Furye çevirməsi
j
s
k
...
j
s
k
j
s
k
dt
e
...
e
k
)
j
(
V
n
n
2
2
1
1
0
t
j
t
s
1
i
.
Kəsrlərin məxrəc və surətlərini məxrəcin s
i
– j
qoşmasına vurub müəyyən
qruplaşma və çevrilməlr apardıqdan sonra yazmaq olar:
).
(
jI
)
(
R
)
j
(
W
)
j
(
V
Misal 9.34. Fərz edək ki, obyektin ötürmə funksiyası:
,
a
s
b
1
Ts
k
)
s
(
W
a
s
1
Originalı tapaq:
at
1
1
be
a
s
b
L
)
s
(
W
L
)
t
(
.
İfadə (9.11)-ə əsasən Furye çevirməsi :
j
a
b
dt
e
e
b
)
j
(
W
)
j
(
V
0
t
j
at
.
Alınmış ifadəni həqiqi və xəyali hissələrə ayıraq. Bu məqsədlə kəsrin
məxrəc və surətini (a-j
) qoşmaya vurub müəyyən çevirmələr aparsaq alarıq:
2
2
2
2
2
2
a
b
j
a
ba
a
jb
ba
)
j
(
W
.
Bu halda həqiqi hissə R(
)=ba/(a
2
+
2
), xəyali hissə I(
)=bu/(a
2
+
2
).
Kompleks gücləndirmə əmsalının təcrübi təyini. Kompleks gücləndirmə
əmsalının vahid
(t) impulsu ilə əlaqədar olan tərifi müəyyən mənada nəzəri
xarakter daşıyır. Buna səbəb ideal
(t) impulsunun amplitudunun sonsuz
olduğundan onun fiziki dəqiq realizə oluna bilməməsidir.
250
İfadə (9.11) –yə daxil olan A(
) və
(
) arqumentini obyektə
tezlikli
harmonik siqnal verməklə və qərarlaşmış rejimdə çıxış siqnalının amplitudunu
və fazasını ölçməklə təyin etmək olar.
Obyektin
çıxış siqnalının təsviri: Y(s)=W(s)U(s). Giriş siqnalı
u(t)=A
0
sin(
t) harmonik siqnala uyğun təsvir:
2
2
0
s
A
)
s
(
U
. (9.12)
Ötürmə funksiyasını sadə kəsrlərə ayırsaq yazmaq olar:
2
2
n
n
1
1
s
s
s
s
k
...
s
s
k
)
s
(
Y
. (9.13)
Burada
,
- sabitlərdir.
Fərz olunur ki, s
i
qütblərinin hamısı müxtəlifdir (yəni, sadə köklərdir) və
Re(s
i
)<0, yəni obyekt dayanıqlıdır. (9.13) ifadəsinin tərs Laplas çevirməsi çıxış
siqnalının originalını tapmağa imkan verir:
2
2
1
t
s
n
t
s
1
s
s
L
e
k
...
e
k
)
t
(
y
n
1
.
Qərarlaşmış rejimdə t
bütün eksponentalar sıfra yaxınlaşdığından
2
2
t
t
s
s
lim
)
t
(
y
lim
.
Həddə, yəni t
halında, qərarlaşmış rejimdə alırıq:
.
)
(
t
sin
)
j
(
W
A
)
t
sin(
)
j
(
W
A
1
s
s
L
)
t
(
y
0
2
2
1
(9.14)
Alınmış ifadədə
)
j
(
W
arg
)
(
),
(
A
)
j
(
W
.
Beləliklə, dayanıqlı xətti obyektin girişinə
Dostları ilə paylaş: |