計算機控制與仿真-第3章控制系統(tǒng)的分析方法-資料下載頁
2025-05-14 09:55本頁面
【正文】 漸近線表示 。 通過實驗獲得的數(shù)據(jù)畫成伯德圖 ， 可以方便地確定系統(tǒng)的頻率特性表示式 。 由于開環(huán)系統(tǒng)是由各種典型環(huán)節(jié)組合而成的 ，可以通過典型環(huán)節(jié)的疊加后形成系統(tǒng)的開環(huán)特性 。 31 系統(tǒng)開環(huán)頻率特性 為方便討論 ， 我們通過開環(huán)對數(shù)頻率特性來分析系統(tǒng)的性能 。 為此就要繪制出系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線 ， 其基本思路是： （ 1） 將 化為標準形式 ， 分解為各典型環(huán)節(jié)的組合 。 （ 2） 按典型環(huán)節(jié)對數(shù)頻率特性的特點 ， 從小到大找出系統(tǒng)特性曲線在轉(zhuǎn)折點處的頻率和每段的斜率變化規(guī)律 。 （ 3） 選定繪制系統(tǒng)特性曲線所采用的坐標軸比例尺和頻率范圍 。 （ 4）按各典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性漸近線，在轉(zhuǎn)折頻率處依次疊加而得到系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性。 )( ?jG32 系統(tǒng)性能的分析 1. 三頻段的定義及其與系統(tǒng)性能的對應(yīng)關(guān)系 在頻率法中 ， 為了分析和討論系統(tǒng)的性能 ， 我們提出開環(huán)對數(shù)幅頻特性的三頻段概念 。 運用三頻段的原理 ， 可以分析控制系統(tǒng)的性能 、 討論系統(tǒng)參數(shù)對性能的影響 、 對系統(tǒng)進行合理的設(shè)計 。一個具有較好的動態(tài)響應(yīng) 、 較高的穩(wěn)態(tài)精度 、 理想的跟蹤能力 、 滿意的抗干擾性能的控制系統(tǒng) ，其開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線中三頻段的設(shè)置是很明確的 。 33 如下圖所示的系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性： L( ω )ω0ω 1 ω 2ω 3ω c20402040低頻段 連接段 中頻段 高頻段34 （ 1） 低頻段：由比例＋積分環(huán)節(jié)組合而成 ， 其中的開環(huán)增益 K和控制系統(tǒng)的型號都與系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差有關(guān) 。 通常 ， 其斜率應(yīng)取 ， 而且其曲線要保持足夠的高度 ， 以滿足系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差要求 。 （ 2）中頻段：在系統(tǒng)開環(huán)截止頻率的兩端區(qū)間內(nèi)，主要與微分、慣性等環(huán)節(jié)有關(guān)，反映出系統(tǒng)的動態(tài)性能。此段中的開環(huán)截止頻率不能過低，而且其附近應(yīng)該具備的斜率段，以便滿足系統(tǒng)的快速性和平穩(wěn)性的要求。斜率段所占的頻帶寬度越大，則系統(tǒng)時域響應(yīng)的震蕩傾向和超調(diào)量越小，平穩(wěn)性越好；越大，系統(tǒng)的快速性越好。 d e cdB /20 ??35 （ 3）高頻段：系統(tǒng)最后 1個轉(zhuǎn)折頻率以后的區(qū)域，反映出控制系統(tǒng)工作在高頻區(qū)域時的特點，與系統(tǒng)的抗干擾能力相對應(yīng)。要求高頻段的幅頻特性斜率盡量低，衰減幅值大，這樣可保證系統(tǒng)的抗高頻干擾性好。 36 4. 穩(wěn)定性分析 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)： 當 由 由變化時 ， 系統(tǒng)的開環(huán)幅相特性曲線 繞 點轉(zhuǎn) 角 ， 系統(tǒng)則穩(wěn)定 ， 否則系統(tǒng)不穩(wěn)定 。 其中 ， P是系統(tǒng)開環(huán)特征右根的個數(shù) 。 若 P=0， 系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定 ， 曲線不包圍 點 ， 系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定 。 若 P≠0， 系統(tǒng)開環(huán)不穩(wěn)定 ， 當 曲線繞點轉(zhuǎn) 角時 ， 系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定 。 在繪制系統(tǒng)的開環(huán)幅相特性曲線時 ， 規(guī)定逆時針方向包圍為正 ， 順時針方向包圍為負 。 ? ?~0 )( ?jG)01( j，? ?p)01( j，?)01( j，? ?p37 本章小結(jié) 本章主要介紹了常用的時域與頻域分析法。在典型信號的作用下，系統(tǒng)的性能可以表現(xiàn)在動態(tài)的快速性和平穩(wěn)性、穩(wěn)態(tài)的最終控制精度、系統(tǒng)正常工作時的穩(wěn)定程度等內(nèi)容。 在時域分析法中，要理解系統(tǒng)在不同外作用信號下的響應(yīng)狀態(tài)，重點掌握一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)特點，熟悉性能指標的計算；能夠用穩(wěn)定的條件和穩(wěn)定判據(jù)來討論系統(tǒng)的穩(wěn)定性；計算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；分析參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。在頻域分析法中，要理解頻率特性的表達方式，重點處理 Bode圖、 Nyquist曲線圖的應(yīng)用；要能夠定性討論系統(tǒng)的性能；定量計算系統(tǒng)的性能指標。 38 THANK YOU VERY MUCH 本章到此結(jié)束， 謝謝您的光臨！
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