運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第七章新版(參考版)
2025-05-05 05:03本頁(yè)面
【正文】 還應(yīng)指出，對(duì)于圖 720所示系統(tǒng)，如果不加前饋補(bǔ)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(shuō)，系統(tǒng)具有相同的閉環(huán)極點(diǎn)，因此，增加前饋補(bǔ)償不會(huì)影響原系統(tǒng)的穩(wěn)定性。實(shí)際上，理想的高階微分很難實(shí)現(xiàn)，即使實(shí)現(xiàn)了，也會(huì)同時(shí)引入高頻干擾信號(hào)，破壞系統(tǒng)的工作，不得不再加上濾波環(huán)節(jié)。 實(shí)際上，要準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)完全不變性是很困難的。 — 反饋控制器 — 控制對(duì)象 — 前饋補(bǔ)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(bǔ)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(shuō)，理想的復(fù)合控制隨動(dòng)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(dòng)態(tài)的給定誤差都為零。這時(shí)，給定信號(hào)的變化要經(jīng)過(guò) APR才能起作用，在設(shè)計(jì) APR時(shí)，為了保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不可能過(guò)分照顧快速跟隨作用。但這樣逐環(huán)設(shè)計(jì)的多環(huán)控制系統(tǒng)也有明顯的不足，即對(duì)最外環(huán)控制作用的響應(yīng)不會(huì)很快，因?yàn)?，轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)需經(jīng)過(guò)三個(gè)調(diào)節(jié)器。當(dāng)電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)的對(duì)象參數(shù)變化或受到擾動(dòng)時(shí)，電流反饋和轉(zhuǎn)速反饋能夠起到及時(shí)的抑制作用，使之對(duì)位置環(huán)的工作影響很小。 ????????????????????04)1()1(223213422232332nnnThhhKhhhKThThhK???多環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法也是從內(nèi)環(huán)到外環(huán)，逐個(gè)設(shè)計(jì)各環(huán)的調(diào)節(jié)器。開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) )(/)1()()(23NnNnnNA PRO KsKssTssKsWsW?????? ????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(duì)象在前向通道上有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，當(dāng)輸入為階躍信號(hào)時(shí)， APR選用 P調(diào)節(jié)器就可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，則系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)環(huán)放大系數(shù)。因此，以下的設(shè)計(jì)方法對(duì)直流和交流伺服系統(tǒng)都適用 由式（ 733）導(dǎo)出轉(zhuǎn)速閉環(huán)傳遞函數(shù) NnNnnNnNnnNnc lKsKssTsKsKsTssKsssW???????????????????232*)1()1()1()1()()()(再加上轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速的傳遞函數(shù)， ssW ??1)( ?構(gòu)成位置環(huán)的控制對(duì)象，見(jiàn)圖 718。 圖 715 三環(huán)位置伺服系統(tǒng) *dI dI*?SMA S R??BQA C RU P E?*m?A P RD S Pm?? m?直流轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)按典型 II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，圖716為轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 )1()1()(2 ???? sTssKsWnnNno? 圖 716 轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖 ???*? )1( )1(2 ??? sTssKnnN ?與第 2章不同之處是轉(zhuǎn)速用角速度表示，傳遞函數(shù)中參數(shù)的物理意義相同，但參數(shù)值略有不同。 1/ ?s?)(?LdecdB /20?decdB /40?decdB /60?c? sT1??1 h若 APR仍采用 PI調(diào)節(jié)器，可在位置反饋的基礎(chǔ)上，再加上微分負(fù)反饋，在動(dòng)態(tài)性能上略有差異，但不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定 )(** sqd iI 11?sT i 2sJn p? m??eTTC? )( sqd iI )( sW PI LT??*m? 1?sd? 在調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再設(shè)一個(gè)位置控制環(huán)，便形成三環(huán)
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