用頻域特性法分析系統(tǒng)穩(wěn)定性及改進(jìn)措施課程設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 開環(huán)頻率特性與閉環(huán)特征式之間的關(guān)系 .............. 3 相角變化量和系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)系 ..................... 4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) ............................... 4 中含有積分環(huán)節(jié)的奈氏穩(wěn)定判據(jù) ................... 5 奈氏穩(wěn)定判據(jù)的使用表述及對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù) ........ 5 穩(wěn)定裕量與系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性 ..................... 6 ..........................................9 .........................................13 .......................................14 .........................................15 15 1 的介紹 系統(tǒng)頻率特性的表示方法很多，其本質(zhì)上都是一樣的，只是表示形式不同而已。 對(duì)數(shù)頻率特性曲線 對(duì)數(shù)頻率 特性曲線又稱伯德圖由對(duì)數(shù)幅頻特性曲線和對(duì)數(shù)相頻特性曲線共同組成。 bode(a， b， c， d)可繪制出系統(tǒng)的一組 Bode 圖，它們是針對(duì)多輸入 /多輸出連續(xù)系統(tǒng)的每個(gè)輸入的 Bode 圖。 開環(huán)頻率特性與閉環(huán)特征式之間的關(guān)系 ..... 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如上所示。否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。反之稱為負(fù)穿越。其算式為 可見，相位裕量是指穿越頻率ω c處，使系統(tǒng)達(dá)到臨界穩(wěn)定狀態(tài)尚可附加的相角滯后量。 其算式是 對(duì)于最小相位系統(tǒng)而言，幅值裕量表示在 g? 處，若系統(tǒng)的開環(huán)增益增加到當(dāng)前增益的 gK 倍，則閉環(huán)系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。如行進(jìn)方向是逆時(shí)針方向，則看箭頭方向的左側(cè)是否包圍 (1，j0)點(diǎn)。 figure(1) 10 nyquist(num,den) title(‘Nyquist Plot’)。 解 當(dāng)τ＝ 0， 2， 4 時(shí)，控制系統(tǒng)的奈氏曲線 )j(H)j(G ?? 如圖 5— 32 所示。 (2)在 ? ＝ l處， dBKL 2021lg20lg20)( 1 ?????? 。如下： )3)(2)(1( 1000)()( ???? ssssHsG* 41312111 ??????? sss 則能穩(wěn)定。 (1)頻域分析法是在頻域內(nèi)應(yīng)用圖解法評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的一種工程方法，頻域分析法不必求解系統(tǒng)的微分方程而可以分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)時(shí)域性能。它不但能判斷閉環(huán)系統(tǒng)的絕對(duì)穩(wěn)定性 (穩(wěn)態(tài)性能 )，還能分析系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性 (動(dòng)態(tài)性能 )。 學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守組織紀(jì)律，基本保證設(shè)計(jì)時(shí)間，按期完成各項(xiàng)工作。 技術(shù)水平 20 設(shè)計(jì)合理、理論分析與計(jì)算正確，文獻(xiàn)查閱能力強(qiáng)、引用合理、調(diào)查調(diào)研非常合理、可信。 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)無(wú)大錯(cuò)。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力、經(jīng)濟(jì)分析能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。 結(jié) 構(gòu) 基 本合理，邏輯基本清楚，文 字 尚 通順，勉強(qiáng)達(dá)到 規(guī) 范 化要求；圖紙比較工整。 [1], 黃堅(jiān) .自動(dòng)控制原理及其應(yīng)用 ,高等教育出版社， 2021 [2] 謝紅衛(wèi) . 現(xiàn)代控制系統(tǒng) . 高等教育出版社， 2021 [3] 胡壽松 . 自動(dòng)控制原理 . 科學(xué)出版社， 2021 [4] 黃忠霖 . 自動(dòng)控制原理的 MATLAB實(shí)現(xiàn) . 國(guó)防工業(yè)出版社， ,2021 16 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 系部： 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 項(xiàng)目 分值 優(yōu)秀 (100x≥ 90) 良好 (90x≥ 80) 中等 (80x≥ 70) 及格 (70x≥ 60) 不及格(x60) 評(píng)分 參考標(biāo)準(zhǔn) 參考標(biāo)準(zhǔn) 參考標(biāo)準(zhǔn) 參考標(biāo)準(zhǔn) 參考標(biāo)準(zhǔn) 平時(shí)考核 20 學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)時(shí)間并按任務(wù)書中規(guī)定的進(jìn)度開展各項(xiàng)工作。開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線 L(? )一 ? 的低頻段表征了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，中頻段表征了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，高頻段則反映了系統(tǒng)抗干擾的能力。 (4)應(yīng)用奈奎斯特判據(jù)判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，由式 (5— 40)或式 (5— 42)可知，閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 如圖 5— 32 所示 繪出開環(huán)傳遞函數(shù)為 ))(1( )2(5)( ?? ?? sss ssG 的系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性。 sessssHsG ????? )2)(1( 1)()( 式中 τ＝ 0， 2， 4。 p=[1 –5 2]。 解 G(jω )H(jω )的奈氏曲線圖如圖 520所示，由圖可以看出，當(dāng)ω從 ∞→ 0→ +∞變化時(shí) ,G(jω )H(jω )曲線不包圍 (1， j0)點(diǎn)，即 N＝ 0。線的相角。 對(duì)應(yīng)于 1|)()(| ??? jHjG 時(shí)的頻率ω c稱為穿越頻率，或稱剪切頻率，也稱截止頻率。 奈氏穩(wěn)定判據(jù)的使用表述及對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù) 頻率特性曲線對(duì) (－ 1， j0)點(diǎn)的包圍情況可用頻率特性的正負(fù)穿越情況來(lái)表示。 相角變化量和系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)系 如果系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)有 P 個(gè)不穩(wěn)定極點(diǎn)， NP個(gè)穩(wěn)定極點(diǎn)，則 ???? ????? 90)2()(0 pnjwF? 設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定，則 ?????? )(0 jwF?P* ?180
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