運動控制系統(tǒng)第七章新版-資料下載頁
2025-05-02 05:03本頁面
【正文】 其中，位置調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 圖 719 位置閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖 *? m?s?1NnNnnN KsKssT sK ??? ?? ??23)1(? )( sW A PR ?m?*m?由于控制對象在前向通道上有一個積分環(huán)節(jié)，當(dāng)輸入為階躍信號時， APR選用 P調(diào)節(jié)器就可實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差，則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可改寫為 )()1()(/)1()(2323NnNnnNnNnnNOKsKssTssKKsKssTssKksW????????????????????其中， 是調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)， 是系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)。 ?k??? NKkK ?伺服系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 ???? ???KsKKsKssTsKsWnNnNnnL ???????? )()1()(234系統(tǒng)的特征方程式 0)(234 ??????? ?? ?? KsKKsKssT nNnNn用 Routh穩(wěn)定判據(jù)，可求得系統(tǒng)的穩(wěn)定條件， ???????????????????0)()12()(2222nnNnNnNnnnnnnnNTKKKTKKTTTKK?????????h為中頻段寬度，則式（ 741）可改寫為 當(dāng)輸入為速度信號時， APR選用 PI調(diào)節(jié)器才能可實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。 ????????????????????04)1()1(223213422232332nnnThhhKhhhKThThhK???多環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法也是從內(nèi)環(huán)到外環(huán)，逐個設(shè)計各環(huán)的調(diào)節(jié)器。逐環(huán)設(shè)計可以使每個控制環(huán)都是穩(wěn)定的，從而保證了整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)的對象參數(shù)變化或受到擾動時，電流反饋和轉(zhuǎn)速反饋能夠起到及時的抑制作用，使之對位置環(huán)的工作影響很小。 同時，每個環(huán)節(jié)都有自己的控制對象，分工明確，易于調(diào)整。但這樣逐環(huán)設(shè)計的多環(huán)控制系統(tǒng)也有明顯的不足，即對最外環(huán)控制作用的響應(yīng)不會很快，因為，轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)需經(jīng)過三個調(diào)節(jié)器。 復(fù)合控制的伺服系統(tǒng) 無論是多環(huán)還是單環(huán)伺服系統(tǒng)，都是通過位置調(diào)節(jié)器 APR來實現(xiàn)反饋控制的。這時，給定信號的變化要經(jīng)過 APR才能起作用，在設(shè)計 APR時，為了保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不可能過分照顧快速跟隨作用。如果要進一步加強跟隨性能，可以從給定信號直接引出開環(huán)的前饋控制，和閉環(huán)的反饋控制一起，構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)原理如圖 720所示。 — 反饋控制器 — 控制對象 — 前饋補償器 圖 720 復(fù)合控制位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖 *m? )(1 sW )(2 sW m???se )( sG ?)(1 sW )(2 sW )(sG利用結(jié)構(gòu)圖變換可以求出復(fù)合控制伺服系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) )()(1)()()()()()(21221* sWsWsWsGsWsWssmm?????如果前饋補償器的傳遞函數(shù)選為 代入式（ 743），得到 )(1)(2 sWsG ?1)()(* ?ssmm??這就是說，理想的復(fù)合控制隨動系統(tǒng)的輸出量能夠完全復(fù)現(xiàn)給定輸入量，其穩(wěn)態(tài)和動態(tài)的給定誤差都為零。這叫做，系統(tǒng)對給定輸入實現(xiàn)了“完全不變性”，式（ 744）就是對給定輸入完全不變的條件。 實際上，要準確實現(xiàn)完全不變性是很困難的。在一般情況下，位置伺服系統(tǒng)控制對象 ，中至少含有一個積分環(huán)節(jié) ， 的階次高于 ，那么，按照式（ 744），前饋補償器的傳遞函數(shù)應(yīng)為 1?q)( )()( 2222 sDs sNKsW q?)(2 sD)(2 sN)()()(222sNKsDssG q?由此可知，要實現(xiàn)完全不變性，需要引入輸入信號的各階導(dǎo)數(shù)作為前饋控制信號。實際上，理想的高階微分很難實現(xiàn)，即使實現(xiàn)了，也會同時引入高頻干擾信號，破壞系統(tǒng)的工作，不得不再加上濾波環(huán)節(jié)。因此，只能近似地實現(xiàn)完全不變性，即使如此，對提高系統(tǒng)的跟隨精度和快速性總是有好處的。 還應(yīng)指出，對于圖 720所示系統(tǒng)，如果不加前饋補償器，其閉環(huán)傳遞函數(shù)是 )()(1)()()()(2121* sWsWsWsWssmm????比較式（ 743）和式（ 747）可以發(fā)現(xiàn)，它們的分母完全相同，也就是說，系統(tǒng)具有相同的閉環(huán)極點，因此，增加前饋補償不會影響原系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 謝 謝 !
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