[工學(xué)]11自控chapter-資料下載頁(yè)
2025-01-19 10:35本頁(yè)面
【正文】 . 5s1 ()/0 S0 系統(tǒng)穩(wěn)定解： 3 前加積分環(huán)節(jié)R(s) E(s) C(s) N(s)解： 3 后加積分環(huán)節(jié) 基本控制律分析控制器 Gc(s)P、 I、 Dr(t) e(t) u(t) c(t)自動(dòng)控制系統(tǒng)是由被控對(duì)象和控制器兩部分組成，控制器按時(shí)間需要以某種規(guī)律向?qū)ο蟀l(fā)出控制信號(hào)，以達(dá)到預(yù)期的控制目的 比例（Ｐ）控制律u(t)=Kpe(t) Gc(s)=Kp. 基本控制律分析一階系統(tǒng)其中 ，顯然， T2T，說(shuō)明系統(tǒng)的慣性降低了。. 基本控制律分析二階系統(tǒng)此時(shí) ，比例控制使系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益增大，自然頻率增加，阻尼比減小開(kāi)環(huán)增益為。開(kāi)環(huán)增益為. 基本控制律分析或 ，式中， Kp為比例系數(shù)， TD為微分時(shí)間常數(shù)，單位： 1/秒。 Kp與 TD都是可調(diào)參數(shù)傳遞函數(shù)為 比例 微分（ PD）控制律. 基本控制律分析 ，PD控制律具有 “ 預(yù)見(jiàn)性 ” 。比例 微分控制可增加系統(tǒng)阻尼，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。由于增加了閉環(huán)的零點(diǎn)，提高動(dòng)態(tài)的快速性。微分控制不能單獨(dú)使用。因?yàn)槲⒎挚刂谱饔脙H在 e(t)變化的瞬態(tài)過(guò)程中起作用，而當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)，偏差信號(hào)不變化了，微分控制將為零。若單獨(dú)使用微分控制律，此時(shí)相當(dāng)于信號(hào)斷路，控制系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。另外，微分控制律雖有預(yù)見(jiàn)信號(hào)變化趨勢(shì)的優(yōu)點(diǎn)，也有易于放大噪聲的缺點(diǎn) 。系統(tǒng)中能否單獨(dú)使用微分控制？. 基本控制律分析或 ，式中， Kp為比例系數(shù)， TI為積分時(shí)間常數(shù)，兩者都是可調(diào)參數(shù)傳遞函數(shù)為。 積分（ I）控制律 比例 積分（ PI）控制律. 基本控制律分析例 326 在圖 366 中， ，分析 PI控制律的作用。 ，解 （ 1） 穩(wěn)態(tài)性能未加 PI控制器時(shí)，系統(tǒng)是 Ⅰ 型，加入 PI控制器后，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為從上式可出，控制系統(tǒng)變?yōu)?Ⅱ 型，對(duì)階躍輸入、斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為零，參數(shù)選擇合適，勻加速信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差也可以大為下降。說(shuō)明 PI控制律改善了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 。舉例說(shuō)明 PI控制可提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能 . 基本控制律分析 ，如果系統(tǒng)穩(wěn)定必須選擇 TIT 。一般采用比例 積分控制律主要是為了改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 。（ 2） 穩(wěn)定性給出原系統(tǒng)和加比例 積分控制后的隨增益變化時(shí)閉環(huán)的根軌跡圖， . 基本控制律分析另外，也可通過(guò)特征方程來(lái)分析。加入比例 積分控制律后，系統(tǒng)的特征方程為 從上式得出，滿足穩(wěn)定的充要條件是 TI T說(shuō)明 PI控制律可使系統(tǒng)的型數(shù)從 Ⅰ 型提高到 Ⅱ 型，適當(dāng)選擇控制器參數(shù)可滿足動(dòng)態(tài)性能的要求。 . 基本控制律分析或式中， Kp為比例系數(shù)， TI為積分時(shí)間常數(shù)， TD是微分時(shí)間常數(shù)，三者都是可調(diào)參數(shù)傳遞函數(shù)為 比例 積分 微分（ PID）控制律. 基本控制律分析當(dāng) ，從上式看出， PID控制律除使系統(tǒng)提高了一個(gè)型數(shù)之外，還提供了兩個(gè)負(fù)實(shí)零點(diǎn)。與 PI控制律比較， PID控制律保持了 PI控制律提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)多提供了一個(gè)負(fù)實(shí)零點(diǎn)，更有利于改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此， PID控制律在控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 s1 ， s2 為兩個(gè)負(fù)實(shí)根，于是前式可以寫成在上式中，令 解得. 基本控制律分析例 327 采用 PID控制器的直流電動(dòng)機(jī)的速度控制系統(tǒng)如圖 8所示，系統(tǒng)參數(shù)如下：選擇 PID控制器的參數(shù)如下： kp =3， kI =15， kD =。試(1)當(dāng)系統(tǒng)給定輸入 Ω為階躍信號(hào)時(shí)，分別討論 P、 PI、和PID控制器對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響；(2)當(dāng)系統(tǒng)擾動(dòng) ML 為階躍擾動(dòng)時(shí)，分別討論 P、 PI、和 PID控制器對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響。. 基本控制律分析直流電動(dòng)機(jī)的速度控制系統(tǒng) 解 （ 1）圖虛線所包圍的結(jié)構(gòu)為電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù) G0(s). 基本控制律分析 階躍輸入響應(yīng) 階躍擾動(dòng)響應(yīng) 線性系統(tǒng)時(shí)域分析的 MATLAB方法求根：命令格式： P=roots(den)（ 1）單位脈沖響應(yīng)命令格式 ： y=impulse(sys,t)（ 2）單位階躍響應(yīng)命令格式： y=step(sys,t)1 穩(wěn)定性分析[p,z]=pzmap 函數(shù)給出（繪出）連續(xù)系統(tǒng)的零、極點(diǎn)圖 2 動(dòng)態(tài)性能分析. 基本控制律分析（ 3）任意輸入響應(yīng)命令格式 ： y=lsim(sys,u,t,x0)（ 4）零輸入響應(yīng)命令格式： y=initial(sys,x0,t)第三章習(xí)題作業(yè) p92第二次 （雙號(hào)交）穩(wěn)定性 31， 32 （ 1,2,3）， 33（ 1,2,3）， 34第三章習(xí)題作業(yè) p140第三次 (單號(hào)交）穩(wěn)態(tài)誤差410 ， 414， 415 416 417, 420, 421
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