計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)清華大學(xué)-資料下載頁(yè)
2025-04-30 12:08本頁(yè)面
【正文】 2 1 1 7( ) ( )( 9 . 2 5 2 6 )wwD w G www??? ? ??? ??? ?111 1 ( 0 . 7 1 7 4 )l im( 1 ) ( ) ( ) ( 1 ) 0 . 0 7 3 6 2 50 . 1 ( 1 ) ( 0 . 3 6 7 9 )v d z dzzk z D z G z z k kT z z ???? ? ? ? ? ???(2) 數(shù)字控制器 D(w‘)設(shè)計(jì) ?W’平面的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) 在 w’域檢查開(kāi)環(huán)穩(wěn)定裕度要求 Matlab指令 nw=[ ]。 dw=[ 0]。 figure(1)。margin(nw,dw)。 grid 先取 13 .6 ( 15 .6 / )hgL dB rad s???5 2 . 8 d e g ( 4 . 5 / )mc r a d s????滿(mǎn)足指標(biāo)要求，但截止頻率較低。 56 (2) 數(shù)字控制器 D(w’)設(shè)計(jì) ? 時(shí)域響應(yīng)特性檢查 ? Simulink仿真結(jié)果 –超調(diào)量大于給定要求，調(diào)節(jié)時(shí)間雖滿(mǎn)足要求，但余量不大。 ( ) 2 . 5dD w k? ??閉環(huán)單位階躍響應(yīng) 結(jié)論：不能完全滿(mǎn)足要求，故需進(jìn)一步設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)控制器，其目的是在保證穩(wěn)定裕度的條件下，進(jìn)一步增大開(kāi)環(huán)截止頻率。 57 (2) 數(shù)字控制器 D(w‘)設(shè)計(jì) ? 為了實(shí)現(xiàn) 提高截止頻率 的目的，在正向通道引入 超前 滯后環(huán)節(jié) 是合適的。利用連續(xù)系統(tǒng)控制理論方法，依據(jù)開(kāi)環(huán)頻率響應(yīng)的特點(diǎn)，通過(guò)試湊，可以確定超前 滯后環(huán)節(jié)的分子及分母的時(shí)間常數(shù)和增益。通過(guò) 23次修正，最后取 0 .2 2()0 .0 2 1wDww? ?? ?? ?32320 . 0 0 3 8 ( ) 0 . 4 2 4 2 ( ) 5 . 3 7 8 7 9 2 . 4 2 3 4 ( ) ( )0 . 0 2 ( ) 1 . 1 8 4 8 ( ) 9 . 2 4 2 3w w wD w G ww w w? ? ?? ? ? ??? ?? ? ???dn=[ 2]。 dd=[ 1]。 nw=[ ]。 dw=[ 0]。 [dgn,dgd]=series(nw,dw,dn,dd) Matlab環(huán)節(jié)串聯(lián)指令 dgn=[ ]。 dgd=[ 0]。 在 w‘域檢查開(kāi)環(huán)穩(wěn)定裕度要求 05 2 .7 ( 1 0 .7 / )mc ra d s???? 1 ( 47 .1 / )hgL dB rad s???滿(mǎn)足要求 注意上述兩個(gè)頻率均為虛擬頻率。 58 3. 獲取 z平面的控制器 D(z) 進(jìn)行 w39。反變換 1 2 114 . 2 8 5 7 1 . 4 2 8 6( ) ( )0 . 4 2 8 6zw TzzD z D wz??? ??????wdd=[ 1]。 wdn=[ 2]。 [zdn,zdd]=c2dm(wdn,wdd,39。tustin39。) Matlab指令 zdn=[ ]。 zdd=[ ]。 1 1 14 .2 8 5 7 1 .4 2 8 6( ) 20 .4 2 8 6zzzDzz?????? ?4 .2 8 5 7 1 .4 2 8 6 0 .3 3 3 3( ) 1 .2 5 5 .3 60 .4 2 8 6 0 .4 2 8 6zzDzzz??????控制器的穩(wěn)態(tài)增益 靜態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)要求 最終 z平面的控制器D(z) 應(yīng)增大穩(wěn)態(tài)增益kd/2=： 59 4. 閉環(huán)系統(tǒng)仿真 圖 546系統(tǒng)單位階躍響應(yīng) 圖 547 系統(tǒng)單位斜坡響應(yīng) 系統(tǒng)無(wú)超調(diào)， 調(diào)節(jié)時(shí)間小于 。 穩(wěn)態(tài)誤差： 1 / 1 / 5 0 . 2s s vek? ? ?均滿(mǎn)足要求。 60 第五章小結(jié) 離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法： 1） D(s)?D(z),替代方法， Tustin變換 方法應(yīng)用最多， T盡量小 2） PID控制器： P、 I、 D的作用， 增量算法離散 ， 各種改進(jìn)方法 3）離散域設(shè)計(jì)： G(s) ?G(z),離散域設(shè)計(jì) D(z) （ 1）離散域根軌跡：特點(diǎn)，根軌跡設(shè)計(jì)，零極對(duì)消 （ 2）離散域頻率特性： W’變換， T?時(shí)， w’ ?s， 頻率特性特點(diǎn)：低頻段接近，高頻段走平 設(shè)計(jì)方法：與連續(xù)域設(shè)計(jì)方法相同，超前滯后網(wǎng)絡(luò) 4）都需要檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果： 時(shí)間響應(yīng)，頻率響應(yīng) 61 電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? 直流力矩電機(jī)是常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ? 電機(jī)的電氣回路與負(fù)載的機(jī)械連接如下圖所示。 ? R— 電機(jī)內(nèi)阻， L— 線(xiàn)圈電感， Vc— 電機(jī)電動(dòng)勢(shì)，Jo和 Jg分別為電機(jī)和負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， ?為轉(zhuǎn)速，V為輸入電壓。 RJ gL ?VV cJ o62 電機(jī)回路建模 ?開(kāi)環(huán)系統(tǒng)： Mjd1 / i 1 / i1 / s1 / J sBAR1 / L s_ _減 速 比負(fù) 載電 磁 部 分 機(jī) 械 特 性u(píng)I?dkd傳遞函數(shù)： 電磁部分： 11 / 11/LsGR L s L s R????63 電機(jī)傳遞函數(shù) Mjd1 / i2 1 / i1 / s1 / J sBAR1 / L s_ _負(fù) 載uI?dkd+G1( s )G2( s )1222111( ) 1 / , ( )111 ( )jjJ s sG s R G sMMs J s BJ s B s i idd? ? ?? ? ??輸出看 dk 令 L?0， A=1 得到： 電機(jī)開(kāi)環(huán)傳函： 負(fù)載力矩會(huì)影響電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 22() 1/()( ) / /kjs JRGsU s s B J s M i Jdd????64 角度反饋設(shè)計(jì) 增加角度反饋 閉環(huán)傳函： 當(dāng)滿(mǎn)足： 穩(wěn)態(tài)值： 與負(fù)載力矩?zé)o關(guān) Mjd1 / i2 1 / i1 / s1 / J sBAR1 / L s__uI?dkd+kd_22() 1/()( ) / ( / / )kjs JRWsU s s B J s K R J M i Jddd??? ? ?2//jK R M idd2() 1/()( ) / /k s JRWsU s s B J s K R Jdd????1kUK dd ?改善 穩(wěn)定性 65 速度反饋設(shè)計(jì) 增加速度反饋 閉環(huán)傳函： 當(dāng) 閉環(huán)： 階躍輸入穩(wěn)態(tài)值： 與負(fù)載力矩?zé)o關(guān) Mjd1 / i2 1 / i1 / s1 / J sBAR1 / L s_ _uI?dkd+kd_22() 1/()( ) ( / / ) /kjs JRWsU s s B J K R J s M i Jddd??? ? ?2// jB K R M idd?2() 1 / 1 /()( ) ( / / ) ( / / )k s J R J RWsU s s B J K R J s s s B J K R Jddd? ? ?? ? ? ?1 /( )k R B K dd ? ??改善阻尼 66 電機(jī)伺服回路原理方塊圖 Mjd1 / i 1 / i1 / s1 / J sBAR1 / L sK?Kd_ _ _ _減 速 比負(fù) 載電 磁 部 分 機(jī) 械 特 性控 制 部 分uI?dkd力矩電機(jī) +控制回路 角速度反饋 k?,可以是測(cè)速機(jī)，調(diào)節(jié)速度回路 角度（位置）反饋 k?,電位計(jì)、碼盤(pán)，調(diào)節(jié)位置回路 可以在前向通道中增加 PID控制，進(jìn)一步改善特性 67 典型電機(jī)控制方框圖 電機(jī)＋控制的回路 68 第 5章 內(nèi)容結(jié)束 謝謝！ 習(xí)題 51， 52， 56
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1