【正文】 峰值時(shí)間等于 2 s。圖中 Gn(s)為前饋裝置傳遞函數(shù) ,Gc(s)＝ Kts為測(cè)速發(fā)電機(jī)及分壓器的傳遞函數(shù) ,G1(s)＝ K1和 G2(s)＝ 1/s2為前向通路中環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) ,N(s)為測(cè)量干擾。 (2) 調(diào)整時(shí)間 ts≤1 s； (3) 速度誤差系數(shù) Kv＞ 4 s1 用反饋校正確定參數(shù) K1和 K2。 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 圖 619 題 614 圖 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 615 系統(tǒng)框圖如圖 620所示。 (2) 調(diào)整時(shí)間 ts≤5 s。 )160/)(110/(126)(??? ssssG第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 614 采用速度反饋的控制系統(tǒng)如圖 619所示。 (3) 相角裕度不小于 45176。 ))((10)(??? ssssG)(200)(?? sssG第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 613 設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 設(shè)計(jì)一串聯(lián)校正裝置 ,使系統(tǒng)滿足下列性能指標(biāo) : (1) 單位斜坡輸入信號(hào)時(shí) ,穩(wěn)態(tài)速度誤差不大于 1/126。 612 為了滿足要求的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) ,一單位反饋伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 試設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò) ,使校正后系統(tǒng)的相角裕度不小于 45176。 ,Kv=10 s1。 (3) 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)校正 ,使其對(duì)階躍響應(yīng)的超調(diào)量為15%,調(diào)節(jié)時(shí)間降低 ,并使開(kāi)環(huán)增益 K≥20。 610 設(shè)有一單位反饋系統(tǒng) ,其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 (1) 確定 K1值 ,使系統(tǒng)在階躍輸入信號(hào)作用下最大超調(diào)量為 20%。 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 圖 618 題 68 圖 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 69 單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 設(shè)計(jì)一串聯(lián)遲后網(wǎng)絡(luò) ,使系統(tǒng)的相角裕度 γ≥40176。 ,增益裕度等于 24 dB。 。 ))((10)(??? ssssG103 )(c ???sssG第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 66 單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 設(shè)計(jì)遲后校正裝置 ,以滿足下列要求 : (1) 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益 K＝ 8。 ssssG 1500115255000)(23 ???)12)(1()( ??? sssKsG第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 65 設(shè)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 (1) 繪制系統(tǒng)的伯德圖 ,并求相角裕度。如果保持系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)比例系數(shù)以及開(kāi)環(huán)截止頻率 ωc不變 ,為使系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕度 ,應(yīng)采用哪種形式的串聯(lián)校正裝置？為什么？ 64 設(shè)有一單位反饋系統(tǒng) ,其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 設(shè)計(jì)一個(gè)遲后 超前校正裝置 ,使 Kv=100 s1,相角裕度 γ＝ 50176。 )64(6)(2 ??? ssssG151)(。 (1) 有源校正裝置與無(wú)源校正裝置有何不同 ? 在實(shí)現(xiàn)校 (2) 如果 Ⅰ 型系統(tǒng)經(jīng)校正后希望成為 Ⅱ 型系統(tǒng) ,應(yīng)采用哪種校正規(guī)律才能滿足要求 ,并保證系統(tǒng)穩(wěn)定 ? (3) 串聯(lián)超前校正為什么可以改善系統(tǒng)的暫態(tài)性能 ? (4) 在什么情況下加串聯(lián)遲后校正可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定程度 ? (5) 若從抑制擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)影響的角度考慮 ,最好采用哪種校正形式？ 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 62 某單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 當(dāng)串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù) Gc(s)如下所示時(shí) : (1) Gc(s)=1。 這是在學(xué)習(xí)本章時(shí)應(yīng)當(dāng)特別注意的 。 本章內(nèi)容的重要特點(diǎn)是帶有工程設(shè)計(jì)的性質(zhì) 。 其中速度反饋是反饋校正的主要形式 。 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 反饋校正是工程中常用的校正手段 , 它的主要特點(diǎn)是在一定頻率范圍內(nèi)用校正裝置傳遞函數(shù)的倒數(shù)去改造對(duì)象 。 在設(shè)計(jì)串聯(lián)校正裝置時(shí) , 應(yīng)當(dāng)掌握超前 、 遲后 、 遲后 超前校正三種校正的基本作用及各自適用的情況 。 串聯(lián)校正設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單 , 容易實(shí)現(xiàn) , 應(yīng)用廣泛 。 根據(jù)校正裝置的構(gòu)成元件劃分 , 有無(wú)源校正和有源校正 。 應(yīng)用這基本控制規(guī)律的組合構(gòu)成校正裝置 ,附加在系統(tǒng)中 , 可以達(dá)到校正系統(tǒng)特性的目的 。 又如 , 若系統(tǒng)的期望指標(biāo)是頻域的 , 則用頻域法校正 。 但在具體采用何種校正方案時(shí) , 應(yīng)考慮被控對(duì)象的特點(diǎn)和控制的目的 。 這些都是用復(fù)合校正方法設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的有利因素 。 從抑制擾動(dòng)的角度來(lái)看 , 前饋控制可以減輕反饋控制的負(fù)擔(dān) , 所以反饋控制的增益可以取得小一些 , 以利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。 因此 , 要求構(gòu)成前饋補(bǔ)償裝置的元部件盡可能具有較高的參數(shù)穩(wěn)定性 , 否則將削弱補(bǔ)償效果 。 而且大功率信號(hào)的疊加在技術(shù)上及經(jīng)濟(jì)上都存在障礙 。 但這勢(shì)必使前饋裝置的功率等級(jí)迅速增加 。 前已述及 , 理想的微分環(huán)節(jié)實(shí)際不存在 , 所以完全實(shí)現(xiàn)傳遞函數(shù)的零 、極點(diǎn)對(duì)消在實(shí)際上也是做不到的 。 由于控制器和對(duì)象都是慣性的裝置 , 故 G1(s)和 G2(s)的分母多項(xiàng)式的 s階數(shù)比分子多項(xiàng)式的 s階數(shù)高 。 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 但是以上結(jié)論僅在理想條件下成立 , 實(shí)際是做不到的 。 次要擾動(dòng)引起的誤差 , 由反饋控制予以抑制 。 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 采用前饋控制補(bǔ)償擾動(dòng)信號(hào)對(duì)輸出的影響 , 首先要求擾動(dòng)信號(hào)可量測(cè) , 其次要求前饋補(bǔ)償裝置在物理上是可實(shí)現(xiàn)的 , 并力求簡(jiǎn)單 。 分析擾動(dòng)時(shí) , 可認(rèn)為參考輸入 R(s)＝ 0, 則有 )()}()]()()([)({)( 21n sGsGsNsFsCsNsC ???或 )()()(1 )()]()(1[)(2121n sNsGsGsGsGsFsC??? () 如選擇前饋裝置 Fn(s)的傳遞函數(shù)為 )(1)(1n sGsF ?() 則可使輸出響應(yīng) C(s)完全不受擾動(dòng) N(s)的影響 。 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 反饋與擾動(dòng)前饋復(fù)合校正 圖 616 按擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng) 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 此處除了原有的反饋控制外 , 還引入了擾動(dòng) N(s)的前饋 (補(bǔ)償 )控制 。 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 復(fù) 合 校 正 反饋與給定輸入前饋復(fù)合校正 圖 615 按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng) 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 在此 , 除了原有的反饋控制外 , 給定的參考輸入 R(s)還通過(guò)前饋 (補(bǔ)償 )裝置 Fr(s)對(duì)系統(tǒng)輸出 C(s)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制 。 還有 , 反饋校正在系統(tǒng)內(nèi)部形成了一個(gè)局部閉環(huán)回路 , 作用在這個(gè)回路上的各種擾動(dòng) , 受到局部閉環(huán)負(fù)反饋的影響 , 往往被削弱 。 因而通常不必采用附加的放大器 。 這是反饋校正的重要優(yōu)點(diǎn) 。 而把 G2(s)改造成 1/ Gc(s), 所得的控制系統(tǒng)也比較穩(wěn)定 。 反饋校正的這種作用有一些重要的優(yōu)點(diǎn) : 首先 , G2(s)是系統(tǒng)原有部分的傳遞函數(shù) , 它可能測(cè)定得不準(zhǔn)確 , 可能會(huì)受到運(yùn)行條件的影響 , 甚至可能含有非線性因素等 , 直接對(duì)它設(shè)計(jì)控制器比較困難 , 而反饋校正 Gc(s)完全是設(shè)計(jì)者選定的 , 可以做得比較準(zhǔn)確和穩(wěn)定 。 當(dāng)然實(shí)際上理想的微分環(huán)節(jié)是難以得到的 ,如測(cè)速發(fā)電機(jī)還具有電磁時(shí)間常數(shù) , 故速度反饋的傳遞函數(shù)可取為 Khs/(Tis+1), 只要 Ti足夠小 (102~104s), 阻尼效應(yīng)仍是很明顯的 。 微分反饋是將被包圍的環(huán)節(jié)的輸出量速度信號(hào)反饋至輸入端 , 故常稱(chēng)速度反饋 。 因此 , 利用反饋校正可使原系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)拉開(kāi) , 從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平穩(wěn)性 。 () 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 3. 微分反饋包圍慣性環(huán)節(jié) sKsGTs KsG hc2 )(,1)( ???則 1)()1/()1/(1)1/()(hhhc2 ????????sKKTKKKTssKKTsKsG () 結(jié)果仍為慣性環(huán)節(jié) , 但時(shí)間常數(shù)增大了 。 時(shí)間常數(shù)的減小 , 說(shuō)明慣性減弱了 , 通常這是人們所希望的 。 () 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 2. 比例反饋包圍慣性環(huán)節(jié) hc2 )(,1)( KsGTsKsG ???則 1)1/()1/()1/(1)1/()(hhhc2 ????????KKTsKKKTsKKTsKsG結(jié)果仍為慣性環(huán)節(jié) , 但時(shí)間常數(shù)和比例系數(shù)都縮小很多 。 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 反 饋 校 正 反饋校正的特點(diǎn)是采用局部反饋包圍系統(tǒng)前向通道中的一部分環(huán)節(jié)以實(shí)現(xiàn)校正 , 其系統(tǒng)方框圖如圖 614所示 。 (5) 求出遲后校正網(wǎng)絡(luò)的參數(shù) 。 (3) 求出超前校正網(wǎng)絡(luò)的參數(shù) , 求出 ωc處系統(tǒng)原有部分和超前校正網(wǎng)絡(luò)的增益 Lo和 Lc。 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 綜上所述 , 遲后 超前校正的設(shè)計(jì)可按以下步驟進(jìn)行 : (1) 根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能要求確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益 , 繪制未校正系統(tǒng)在已確定的開(kāi)環(huán)增益下的伯德圖 。 但是應(yīng)當(dāng)注意 , 不能用這種方法去抵消系統(tǒng)原有部分在右半復(fù)平面的極點(diǎn) 。 所以實(shí)際上兩者并未抵消 , 只是彼此很接近 , 但是這種設(shè)計(jì)方法仍然是可取的 。 margin(sys) 在上述設(shè)計(jì)過(guò)程中 , 我們?cè)剐Ｕb置在 ω＝ 10s1處有一個(gè)零點(diǎn) , 它正好與系統(tǒng)原有部分在 ω＝ 1