.智能控制课件第0章控制系统及其性能指标.pptVIP

智能控制理论及应用 主讲： 郭世明 联系电话电子邮箱：smguo@swjtu.edu.cn 课程学习要求： 学习、理解、掌握智能控制的基本思想。 通过实例了解智能控制的应用。 考核方式：闭卷考试。 题型：判断、选择、问答。 0章 控制及其性能指标 0.1控制的类型 手动控制 自动控制 开环控制 闭环控制 断续控制 连续控制 0.2控制系统的性能指标 一个控制系统的性能指标主要包括： 1.动态性能指标； 2.静态性能指标。 这些性能指标用于评价或考核控制系统的品质。 控制系统的控制量 一个控制系统的被控制量，可以是电机转速、加热炉温度,也可以稳压电源的电压、电流。 下面以电气传动系统为例说明各项性能指标的含义。 0．3调速系统的静态指标 静态性能指标主要指在控制信号和扰动信号作用结束后3～4倍动态调节时间后的系统输出实际值的各项性能指标。 （1）稳态调速精度 （2）静差率 （3）调速范围 （4）稳速精度 （5）转速分辨率 （1）稳态调速精度 稳态调速精度是转速给定值n*与实际值n之差Δn的相对值(％)，其基值为电动机额定转速nN。在计算Δn 时，要考虑三个导致转速变化的因素： (1)负载转矩变化(从空载至额定转矩TN)； （2）环境温度变化(±10℃)； （3）供电电网电压变化(-5％～+10％)。 （2）静差率 静差率又称为转速变化率，是指在某一设定转速下，负载由空载(≤0．1TN)到额定负载（TN）变化时，空载转速n0与额定负载下的转速n之差的相对值(％) （3）调速范围 调速范围又称为调速比，是指在符合规定的静差率条件下，电动机从最高转速nmax到最低转速nmin的转速变化倍数 . 静差率与调速范围示意图 （4）稳速精度 稳速精度是指在规定的电网质量和负载扰动条件下，按给定转速在规定的运行时间T内连续运行，每隔一定时间间隔ts测量一次转速平均值，取其中的最大值ntmax和最小值ntmin。稳速精度值(％)按下式计算。 稳速精度示意图 稳速精度 （5）转速分辨率 在数字控制调速系统中，转速设定值被量化后，严格说来调速是有级的。转速分辨率是指相邻两级转速设定之差△n的相对值(％)，其基值是最高转速设定值n*max，即 0.4 调速系统的动态指标 动态性能指标主要是指在给定信号或扰动信号作用下，系统输出的动态响应中的各项指标。 0.4.1 阶跃给定信号响应指标 在一般电气传动控制系统中，典型的响应特性是速度给定、电流给定(或转矩给定)在阶跃变化后，实际速度、实际电流(或实际转矩) 跟随给定变化的时间响应曲线，见图 (1)响应时间tan 又称起调时间，是指在规定的运行和使用条件下，施加规定的单位阶跃给定信号，系统实际值第一次达到给定值的时间。 （2）动态响应偏差带±δ％ 实际值与给定值相比较的正负偏差值范围，以实际值与给定值相比较的偏差值除以最大给定值的百分数表示，如果没有特别规定，该偏差带一般为±2％左右： （3）超调量σ％ 实际值超过给定值的最大数值除以最大给定值的绝对值．以百分数表示。 （4）调节时间tr 实际值进入偏差带±δ％、且不再超出该偏差带的时间。 （5）振荡次数N 实际值在tr调节时间内围绕给定值摆动的次数。 0.4.2 阶跃扰动信号作用下的指标 这些指标是指在给定不变情况下，在阶跃扰动作用下的控制系统性能指标，主要以动态波动量、回升时间、恢复时间和动态偏差面积等指标衡量，见图。 速度控制系统中的负载转矩跃变、电网电压快速波动等一般属于阶跃变化的扰动信号。一般在额定阶跃转矩扰动下考核各项指标。 （1） 动态波动量σm％ 在动态扰动下，实际值与给定值的最大偏差绝对值与最大给定值之比，以百分数表示。 （2）动态波动恢复时间tre 在动态扰动下，实际值从开始波动到第一次恢复到偏差带±δ％的时间。 （3）动态调节时间trg 实际值在动态扰动下从开始波动到恢复至偏差带±δ％、且不再超出偏差带的时间 （4）动态偏差面积Am％ 动态波动量δm％与动态波动恢复时间tre 的乘积的1／2作为动态偏差面积。 0．5 反馈控制规律 转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有下述三个基本特征，也就是反馈控制的基本规律。 各种不另加其他调节器的基本反馈控制系统都服从于这些规律。 （1）只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。 从静特性分析中可以看出，闭环系统的开环放大系数K值越大，系统的稳态性能越好。 然而，只要所设置的放大器仅仅是一个比例放大器，即KP=常数，稳态速差就只能减小，却不可能消除。 因此，这样的调速系统叫做有静差调速系统。 实际上，这种系统正是依靠被调量的偏差进行控制的。 （2)反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从