自動控制原理(梅曉榕)-在線瀏覽
2024-09-02 15:26本頁面
【正文】 ，振蕩次數(shù) N。 ? 閉環(huán)指標(biāo)：閉環(huán)諧振峰值 ， 諧振頻率 ，截止頻率 。 ? 研究開環(huán)對數(shù)幅頻特性。 ? 低頻 直線，斜率 20v dB/dec ，通過 及 ? 開環(huán)對數(shù)幅頻特性的低頻段反映穩(wěn)態(tài)性能。穿越頻率大，速度快。 ? 高頻段，衰減快。 ? 控制原理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)：選擇補(bǔ)償方法，設(shè)計(jì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。 ? 基本方法：設(shè)計(jì)開環(huán)對數(shù) 幅頻特性。中頻段穿越頻 率足夠?qū)?，?20dB/dec過 0dB線并保持足夠長度。 PID控制器簡述 比例（ P）控制器 ? 放大器 提高開環(huán)放大系數(shù)。由 Bode圖知，對數(shù)幅 頻特性向上平移，可提高頻帶 寬度（提高響應(yīng)速度）， 但也可減小穩(wěn)定裕度甚至 使系統(tǒng)不穩(wěn)定。 ? 減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高穩(wěn)定性，或使穩(wěn)定性不變。 )(1 8 0 ,)( ,0)a r c t a n ( 000 GGGGGG ccc ????????? ???? 積分（ I）控制器 ? 積分環(huán)節(jié) ? 提高系統(tǒng)型別，減小誤差。減小相位裕度，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。 )1()11()( )()( sTsTKsTKsE sMsG iipipc ????? ???tipp tteTKteKtm0d)()()()a r c t a n (90)( ?? ic TjG ???? ?? 例 581 ? 解 1）穩(wěn)態(tài)性能。 ? 2）穩(wěn)定性。分析。 0)1(0)(1 ,)1()()()( )(02302200??????????????piipiipcipcKKsTTsTKKTssTsGTssTKKsGsGsGsTKsG時(shí)穩(wěn)定。 PI控制器， 時(shí)閉環(huán)穩(wěn)定 。 )(PIP 0)(),(1)(,)1(1)( 00tetrtftfTsssGs s f?????pssf Kfte 0)( ??0)( ?te ssfTTi ? 比例積分微分（ PID)控制器 ? 提高開環(huán)放大系數(shù)，提高型別，從而減小誤差，提高響應(yīng)速度。 ? 廣泛應(yīng)用。如 PD控制器。 ? 2)確定設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)應(yīng)滿足的頻域指標(biāo) 等。 ? 4)繪制補(bǔ)償后的對數(shù)幅頻特性圖 及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對數(shù)幅頻特性圖 ，并求出補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)數(shù) 。 HG 0lg20?? ,cHG 0lg20 c?HGGG ce 0lg20lg20 ?cGlg2021 , ??或Ta? 例 591 單位負(fù)反饋系統(tǒng)固有部分傳遞函數(shù) 。 ? 解 1)K=20， 繪制固有部分的對數(shù)幅頻特性圖，見圖中 ABC。 ，對 沒有要求。 以 20dB/dec過 0dB線。20 1 csK ?? 。取 ,32,321850 c0c0 ?????????? ? cG????A B D E FGEFEDEDe :2 0 l gd B / d e c40: , :10d e c/dB20:,4,622c11???????????? 取 ? 5)校核 ? 超前補(bǔ)償提高帶寬和響應(yīng)速度。如取任取）的方法?；驕p小，可增大若相位裕度不滿足要求 12 , s/r a :M A T L A B r c t a r c t a r c t a n9018010 , 20???????????????????????ccK 滯后補(bǔ)償 ? 滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)：負(fù)的相位角，如 I控制器和 PI控制器。 0lg20lg, 2 0 。 ? 2)利用 Bode圖 在低頻段的放大作用提高系統(tǒng)的開懷放大系數(shù)，減小穩(wěn)態(tài)誤差，改善穩(wěn)態(tài)性能，同時(shí)不改變中、高頻段的 Bode圖，對系統(tǒng)的動態(tài)性能改變很小。 ? 滯后補(bǔ)償使系統(tǒng)的相角裕度減小。一般取 ,c1 ?? ??c1 201101 ?? ?????? ???? 35)( ???? 至?jG ccG20lgaGc20lg? 2. 設(shè)計(jì)步驟 ? 1)繪制固有部分的開環(huán)對數(shù)幅頻特性 。 ? 3)繪出補(bǔ)償后的開環(huán) Bode圖并求出補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù) 及參數(shù)。 ? 解 1) 按照指標(biāo)要求的開環(huán)放大系數(shù)繪制固有部分的對數(shù)幅頻特性 見圖中折線 ABC。 ? 相位裕度 系統(tǒng)不穩(wěn)定。 中當(dāng) ω1時(shí)斜率為 20dB/dec。 ))(1()(0 ??? sssKsG數(shù)求串聯(lián)滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參要求 ,40,5 1 ??? ? ?sK))(1(5lg2020l g0 ??? sssGs/1 r ????? 21)( c0??c? 020lg G ??? 3)將 在 ω，使 。過 F 作斜率 40dB/dec 的直線至ω=2rad/s處，再作斜率為 60dB/dec的直線形成折線 EFG。選 。 ? AHDEFG 就是設(shè)計(jì)后開環(huán)幅 頻特性 。11))(1(1150 ?????????????????????ssGGGsssssG ece ?????????????41 0 0 r c t a r c t a n r c t a n 0 r c t a n901 8 0?。 ? 2)系統(tǒng)動態(tài)性能符合要求，不改 變 Bode圖中的中、高頻段，利用 滯后補(bǔ)償提高低頻段的放大系數(shù)。 ))(1()(0 ??? ssssG設(shè)計(jì)滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。 ? 設(shè)計(jì)后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的放大系數(shù)
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