- •ВВЕДЕНИЕ
- •Теория
- •1. Свободные колебания в линейной рекурсивной системе первого порядка
- •2. Свободные колебания в нелинейной системе
- •Характеристика сумматора с насыщением
- •Пилообразная характеристика сумматора
- •Содержание лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №2
- •Теория
- •1. Линейная система
- •2. Нелинейная система
- •Содержание лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №3
- •Теория
- •1. Исходные положения
- •Содержание лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •1. Исходные положения
- •2. Затухающие колебания
- •3. Свободные колебания с периодом Т = 1
- •4. Свободные колебания с периодом Т = 2
- •5. Свободные колебания с периодами Т = 1 или Т = 2
- •6. Свободные колебания с периодом Т = 4
- •7. Сложные свободные периодические колебания
- •8. Бифуркационная диаграмма периодов колебаний
- •Содержание лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •1. Исходные положения
- •2. Затухающие колебания
- •3. Свободные колебания с периодом T=1
- •4. Свободные колебания с периодом T=2
- •5. Свободные колебания с периодом T=3
- •Содержание лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Теория
- •1. Исходные положения
- •2. Свободные колебания
- •3. Колебания при постоянном входном воздействии
- •Содержание лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •Учебное пособие
y1 (n +1)= y2 (n)
y2 (n +1)= −1,
y1 (n +1)= y2 (n)
y2 (n +1)= b1 y2 (n)+b2 y1 (n)
и
y1 (n +1)= y2 (n)
y2 (n +1)=1 .
(3)
(4)
(5)
Рассмотрим возможные движения в системе.
2.Затухающие колебания
1.Пусть b1 =b2 = 25 . Уравнения прямых MN и PG имеют
соответственно вид y2 = −y1 52 . Соответствующее этому сочетанию параметров b1 , b2 расположение областей I–III на
плоскости состояний показано на рис. 3 а.
Из этого рисунка видно, что квадрат ABCD полностью располагается в области II. Поскольку параметрыb1 , b2 выбраны
внутри треугольника устойчивости, все движения стремятся к началу
координат. Следовательно, система имеет единственное состояние |
|||
равновесия – состояние покоя, и оно асимптотически устойчиво. |
|
||
Определим область значений параметров (b1 , b2 ), когда на |
|||
плоскости состояний квадрат |
ABCD располагается в области |
II. |
|
Согласно табл. 1 для точки A выполняются условия |
|
||
−1 < b1 +b2 <1, |
|
||
т.е. |
|
|
|
b |
> −b −1 |
(6) |
|
|
2 |
1 |
|
b2 < −b1 +1, |
|
||
а для точки B имеем |
|
|
|
−1 < −b1 +b2 <1, |
|
||
т.е. |
|
|
|
b |
> b −1 |
(7) |
|
|
2 |
1 |
|
b2 < b1 +1. |
|
65
Нетрудно показать, что для точек C и D должны выполняться |
||||||
условия (6) и (7) соответственно. Искомая область параметров |
(b1 , b2 ) |
|||||
изображена заштрихованной на рис. 3 б. |
|
|
|
|
||
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
III |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
1 |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
C |
-1 |
B |
|
|
|
|
|
II |
|
|
||
|
I |
|
|
|
|
|
|
-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
b2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
-1 |
|
1 |
b1 |
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
|
Рис. 3 |
|
|
|
|
66 |
|
|
|
|
|
|
2. Пусть b1 =1, b2 = −12 . Уравнения прямых MN и PG имеют соответственно вид y2 =12 y1 1. Расположение областей I–III на плоскости (y1 , y2 ) показано на рис. 4а. Поскольку параметры
системы выбраны внутри треугольника устойчивости, движения, начинающиеся в области II, стремятся к началу координат.
|
|
y2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
III |
D |
|
A |
G |
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
P -2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
y1 |
II |
C |
-1 |
B |
I |
|
M |
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
-2 |
|
|
|
|
b2 |
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
-1 |
0 |
|
|
2 |
b1 |
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
Рис. 4 |
|
|
|
67
Если изображающая точка стартует из области I или III, то, в силу уравнений движения в этих областях (3) или (5) соответственно, она после первого шага оказывается в области II и далее стремится к началу координат. Следовательно, система имеет единственное состояние равновесия – состояние покоя, и оно асимптотически
устойчиво. |
|
|
|
|
|
(b1 , b2 ), |
Определим |
область |
значений |
параметров |
|
||
соответствующую |
данному |
расположению |
областей |
I–III |
||
относительно квадрата ABCD |
на плоскости |
(y1, y2 ). |
Согласно |
|||
табл. 1 для точки A выполняются условия (6), а для точки B имеем |
||||||
т.е. |
−b1 +b2 ≤1, |
|
|
|
|
|
b2 ≤b1 −1. |
|
|
|
(8) |
||
|
|
|
|
Вследствие симметричности характеристики сумматора здесь и ниже условия для точек C и D совпадают с таковыми для точек A и B . Найденным условиям внутри треугольника устойчивости соответствует заштрихованная на рис. 4 б область.
3. |
Пусть b1 = −1, |
b2 |
= −1 2 . Уравнения |
прямых |
MN и PG |
|
имеют |
соответственно |
вид |
y2 |
= −1 2 y1 ±1. Расположение областей |
||
I-III на |
плоскости состояний |
показано на |
рис. 5 а. |
Поскольку |
параметры системы выбраны внутри треугольника устойчивости, движения, начинающиеся в области II, стремятся к началу координат.
Если изображающая точка стартует из области I или III, то после первого шага она оказывается в области II и далее стремится к началу координат. Следовательно, система имеет единственное состояние
равновесия – состояние покоя, и оно асимптотически устойчиво. |
||||
Определим |
область |
значений |
параметров |
(b1 , b2 ), |
соответствующую данному расположению областей I–III на |
||||
плоскости состояний. Для точки A имеем |
|
|
||
т.е. |
|
b1 +b2 ≤ −1, |
|
|
|
b2 ≤ −b1 −1, |
|
(9) |
|
|
|
|
а для точки B выполняется условие (7). Искомая область параметров внутри треугольника устойчивости показана заштрихованной на рис. 5 б.
68