計算機(jī)控制系統(tǒng)第四章-資料下載頁
2025-05-10 16:14本頁面
【正文】 ?????????? ?? () )(?)()( kxCkyk ???() 分析： 1. 矩陣 保證狀態(tài) 在擾動作用之后以希望的速度達(dá)到零。 2. 適當(dāng)?shù)倪x擇增益 就能減少擾動對系統(tǒng)的影響。如使矩陣 等于零。前饋控制作用就更有效。 3. 觀測器增益 和 影響估計誤差趨近于零的速率。 wKL xwLwxw L???K則閉環(huán)系統(tǒng)描述為： 注意： 觀測器的狀態(tài)由過程和擾動的狀態(tài)估計組成，而控制信號包含來自擾動狀態(tài)估計 的反饋。 w?? ? ? ?? ?)(~)(~)1(~)(~)(~)1(~)()1(~)(~)()1(kxCKkwkwkwkxKCkxkwkwwLkxLwLkxLkxwwxwwwwxw??????????????????????????() 系統(tǒng)的框圖示于圖 中： 過程 觀測器 L?wL??圖 采用擾動估計狀態(tài)作為狀態(tài)反饋的控制器的框圖 積分作用 (Integral Action) 考慮一個單輸入并在過程輸入處有一個恒值擾動的系統(tǒng)。 即： ? ?)(?)()()()(?)1(?)()()(?)(?)1(?)(?)(?)(?)(?)(kxCkykkKkvkvkKkukvkxkxkvkxLkvLkxLkuww??????????????????????????? xwwvw 1于是從方程 ()中得到 時能完全抵消負(fù)載擾動。 1?wL設(shè)沒有測量誤差，由方程 （ ）到 ()描述的控制器變成： () 注意： 由 可知擾動估計可以通過狀態(tài)估計的誤差的積分直接獲得。 )()(?)1(? kKkvkv w ????? ? KKCIzIzH x 1)( ???????擾動觀測器 狀態(tài)觀測器 過程 L 1????x???? v?uvy圖 一個具有狀態(tài)反饋的控制器和一個具有積分作用的觀測器的框圖。 把具有積分作用控制器方程 ()改寫為： ? ? ? ?? ?)(?)()(?)1(?)(?)()(?)1(?)(?)(?)(kxCkyKkvkvkxCkyKkxLkxkvkxLkuw ??????????????對照方程 () 現(xiàn)引入： () 則 是系統(tǒng) 的控制器傳遞函數(shù)。 )(zLHx )(?)( kxLkU ??由 ()式 有： ? ? )()(11)()( zYzCHIKzzLHzU xwx ?????? ?????() 例 雙重積分器的具有積分作用的輸出反饋 圖 ，可明顯的看出，現(xiàn)在控制器有幾分作用并能消除輸入的恒值負(fù)載擾動。 伺服問題 ? 一個自然方法 ? 積分作用 ? 二自由度控制器 ? 控制器結(jié)構(gòu) ? 前饋信號的生成 ? 組合 伺服問題 (The Servo Problem) 一個自然方法 得到對指令信號的希望響應(yīng)的一種簡單方式是用： )()(?)( kuLkxLku cc??? () 代替常規(guī)的狀態(tài)反饋： )(?)( kxLku ??考慮閉環(huán)系統(tǒng)： )()()()()1(kCxkykukxkx?????? （ ） ? ?)()(?)()(?)()()(?)1(?kuLkxLkukxCkyKkukxkxcc??????????過程 觀測器 L?x? u ycL?cu圖 本框圖表示在一個具有狀態(tài)反饋和一個觀測器的控制器中引入指令信號的簡單方法。 消去 并引入估計誤差 ，則： u xxx ?~ ??? ?? ?)()()(~)1(~)()(~)()1(kCxkykxKLkxkuLkxLkxLkx cc?????????????? () 注意： 該觀測器誤差由 是不能達(dá)的。 cu從指令信號到過程輸出的脈沖傳遞函數(shù)為： ? ? )( )()( 1 zA zBLLLzICzHmcccl ????????() 相比較過程的脈沖傳遞函數(shù)： ? ? )( )()( 1 zA zBzICzH ????? ? () 二者具備一樣的零點。 L???其極點為矩陣 的特征值 積分作用 作過程輸入處引入一個擾動 ，也是控制器成為： 還可以把這些方程寫成： 與 方程 ()比較表明，通過上述系統(tǒng)的一個非常簡單的修正就可得到指令信號的跟蹤。 ? ? ? ?? ?)(?)()(?)1(?)(?)()()(?)(?)1(?)()(?)(?)(kxCkyKkvkvkxCkyKkukvkxkxkuLkvkxLkuwcc???????????????? () ? ? ? ?? ?)(?)()(?)1(?)(?)()()(?)1(?)()(?)(?)(kxCkyKkvkvkxCkyKkuLkxLkxkuLkvkxLkuwcccc????????????????? () 二自由度控制器 (TwoDegreeof Freedom Controller) 滿足： 伺服特性 調(diào)解特性 性能規(guī)范 控制器結(jié)構(gòu) 前饋信號的生成 組合 設(shè)計舉例 ? 性能規(guī)范 ? 采樣間隔的選擇 ? 狀態(tài)反饋設(shè)計 ? 觀測器設(shè)計 ? 小結(jié) 結(jié)論 這一章指明了怎樣使用極點配置法和觀測器來解決調(diào)節(jié)器和伺服器的設(shè)計問題。 其解有三個主要成分： ? 反饋矩陣 ? 觀測器 ? 響應(yīng)模型
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