交流伺服運動控制系統(tǒng)的建模、控制系統(tǒng)設(shè)計及仿真方法(參考版)
2025-01-17 00:33本頁面
【正文】 1)( 23 ???? csbsasKsW? 降階處理： 若能忽略高次項，可得近似的一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ? 近似條件 1)( ?? csKsW),1m i n(31c acb??（ c）低頻段大慣性環(huán)節(jié)的近似處理 表 29中已經(jīng)指出，當(dāng)系統(tǒng)中存在一個時間常數(shù)特別大的慣性環(huán)節(jié)時，可以近似地將它看成是積分環(huán)節(jié)，即 11?Ts Ts1? 近似條件 T3c ??對頻率特性的影響 低頻段大慣性環(huán)節(jié)近似處理對頻率特性的影響 低頻時把特性 a 近似地看成特性 b )1()1()(221b ???sTsTsKsW ?)1)(1()1()(21a ????sTsTssKsW ?例如： 。下面討論更一般的情況，即如何能忽略特征方程的高次項。例如，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 )1)(1)(1()1()(321 ?????sTsTsTssKsW ?小慣性環(huán)節(jié)可以合并 當(dāng)系統(tǒng)有一組小慣性群時，在一定的條件下，可以將它們近似地看成是一個小慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)等于小慣性群中各時間常數(shù)之和。有時僅靠 P、 I、 PI、 PD及 PID幾種調(diào)節(jié)器都不能滿足要求，就不得不作一些近似處理，或者采用更復(fù)雜的控制規(guī)律。 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇和傳遞函數(shù)的近似處理 — 非典型系統(tǒng)的典型化 1） 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 ? 基本思路 : 將控制對象校正成為典型系統(tǒng)。 ?兩種系統(tǒng)比較 比較分析的結(jié)果可以看出，典型 I型系統(tǒng)和典型 Ⅱ 型系統(tǒng)除了在穩(wěn)態(tài)誤差上的區(qū)別以外，在動態(tài)性能中， – 典型 I 型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差， – 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的超調(diào)量相對較大，抗擾性能卻比較好。 ?分析結(jié)果 由此可見， h = 5是較好的選擇，這與跟隨性能中調(diào)節(jié)時間最短的條件是一致的。 一般來說， h 值越小， Cmax/Cb 也越小， tm 和 tv 都短，因而抗擾性能越好，這個趨勢與跟隨性能指標(biāo)中超調(diào)量與 h 值的關(guān)系恰好相反，反映了快速性與穩(wěn)定性的矛盾。 II型系統(tǒng)在不同輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 輸入信號 階躍輸入 斜坡輸入 加速度輸入 穩(wěn)態(tài)誤差 0 0 0)( RtR ? tvtR 0)( ?2)(20 tatR ?Ka /0（ a）穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo) 1）典型 II型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系 在階躍和斜坡輸入下， II型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時均無差； 加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差與開環(huán)增益 K成反比。由于中頻段的狀況對控制系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)起著決定性的作用，因此 h 值是一個很關(guān)鍵的參數(shù)。所不同的是，待定的參數(shù)有兩個： K 和 ? ，這就增加了選擇參數(shù)工作的復(fù)雜性。在此，我們針對常用的調(diào)速系統(tǒng)，經(jīng)過一系列計算可得到下表 所示的數(shù)據(jù)。 )1()()()( 21 ??? TssKsWsWsW)a0)( ?sR)(2 sW)(1 sW)(sF)()( sCsC ??)b)(sN)(11 sW )(2 sW)(sC?)(sF典型 I型系統(tǒng) 1 2 2m T T T T??max bC C?1/5 1/10 1/20 1/30 % % % % tm / T tv / T 典型 I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 (控制結(jié)構(gòu)和擾動作用點如前圖所示，已選定的參數(shù)關(guān)系 KT=) 由表中數(shù)據(jù)可看出，當(dāng)控制對象的兩個時間常數(shù)相距較大時，動態(tài)降落減小，但恢復(fù)時間卻拖得較長。 % 176。 % 176。 參數(shù)關(guān)系 KT 阻尼比 ? 超調(diào)量 ? 上升時間 tr 峰值時間 tp 相角穩(wěn)定裕度 ? 截止頻率 ?c 0 % ? ? 176。 由于過阻尼特性動態(tài)響應(yīng)較慢，所以一般常把系統(tǒng)設(shè)計成欠阻尼狀態(tài)，即 0 ? 1 由于在典 I 系統(tǒng)中 KT 1，有 ? 。 （ b）動態(tài)跟隨性能指標(biāo) 閉環(huán)傳遞函數(shù)：典型 I 型系統(tǒng)是一種二階系統(tǒng)，其閉環(huán)傳遞函數(shù)的一般形式為 2nn22ncl 2)()()(???????? sssRsCsW式中 ?n — 無阻尼時的自然振蕩角頻率，或稱固有角頻率； ? — 阻尼比，或稱衰減系數(shù)。 – 在階躍輸入下的 I 型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時是無差的； – 在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差，且與 K
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