网站大量收购独家精品文档,联系QQ:2885784924

第四章 控制系统设计及校正.ppt

  1. 1、本文档共161页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
第四章 控制系统设计及校正

到目前为止,我们已学习过的线性系统的数学模型有以下几种:微分方程、传递函数、脉冲响应函数和频率特性。它们之间的关系如下: 由上述分析可知系统开环奈奎斯特曲线的一般形状如下: 1、当ω=0时,0型系统的奈奎斯特曲线起始于离原点距离为K的正实轴上,Ⅰ型系统渐进于平行负虚轴的直线,Ⅱ型系统渐进于平行负实轴的直线。 2、当ω趋于无穷大时,0型、Ⅰ型、Ⅱ型等系统的奈奎斯特曲线都终止于原点,相位都是-(n-m)×90°。 (5)在每个转折频率处ω1、ω2 、ω3…改变渐近线的斜率; 罗斯判据和奈奎斯特判据给出系统绝对稳定的信息,但稳定程度如何,离不稳定边缘还有多远?这是工程上最关心的。由此引出稳定裕量。稳定裕量是衡量闭环系统稳定程度的指标。 第四章 频域分析法 如果各环节的对数幅频特性用渐近线表示, 则对数幅频特性为一系列折线,折线的转 折点为各环节的转折频率。 对数幅频特性的渐近线每经过一个转折点, 其斜率相应发生变化,斜率变化量由当前 转折频率对应的环节决定。 对惯性环节,斜率下降 20dB/dec;振荡环节,下降 40dB/dec;一阶微分环节,上升20dB/dec;二阶微分环节,上升 40dB/dec。 第四章 频域分析法 传递函数的实验确定法 基本思路 对待测系统,在感兴趣的频率范围内施加正弦激励信号,测量足够多频率上系统输出与输入的幅值比和相位差,绘制Bode图。 根据Bode图的渐近线确定转折频率及各典型环节,得到系统的传递函数。 第四章 频域分析法 由Bode图求系统的传递函数 确定对数幅频特性的渐近线。用斜率为 0 dB/dec、 ?20dB/dec 、?40dB/dec的直 线逼近实验曲线。 根据低频段渐近线的斜率,确定系统包 含的积分(或微分)环节的个数。 根据低频段渐近线或其延长线在? = 1 rad/s的分贝值,确定系统增益。 第四章 频域分析法 注意到系统低频段渐近线可近似为: 若系统含有积分环节,则该渐近线或其延长线与0dB线(频率轴)的交点为: 即也可由该交点处的频率数值获得系统增益。 若系统不含积分环节,低频渐近线为 20lgK dB的水平线,K 值可由该水平渐近线获得。 第四章 频域分析法 根据渐近线转折频率处斜率的变化,确 定对应的环节。 若? =?1时,斜率变化?20dB/dec,则对应环节为: 若? =?2时,斜率变化?40dB/dec,则对应环节为: 第四章 频域分析法 二阶环节的阻尼比 ? 根据实验曲线在转折频率处的峰值与?的关系确定。 获得系统的频率特性函数或传递函数。 根据实验测得的相频特性曲线校验获得的 传递函数。 若为最小相位系统,两相频特性应大致相符,并且在很低和很高频段上严格相符。 第四章 频域分析法 若实验相频特性曲线在高频段(最高转折频率的10倍频程处)不等于-(n-m)90°,则系统为非最小相位系统。 若高频末端,由计算得到的相位滞后比实验得到的相位滞后小180°,则传递函数中一定有一个零点位于右半s平面。 若高频末端,由计算得到的相位滞后与实验得到的相位滞后相差一个恒定的变化率,则系统必存在延迟环节。 第四章 频域分析法 因为若: 示例 已知最小相位系统的近似对数幅频特性曲线如图所示。求系统的传递函数。 第四章 频域分析法 -20 0 -20 -40 20 0.1 1 20 ? (rad/s) L(?) 解:系统低频段斜率为-20dB/dec,v=1。 注意到,(lg0.1,20)和(lg1,20lgK)两点位于斜率为-20dB/dec的直线上。由: 第四章 频域分析法 系统存在三个转折频率:0.1、1和20rad/s。对应的典型环节分别为: 综上所述,系统传递函数为: 第四章 频域分析法 几点说明 通常幅值测量比相位测量准确; 测量所用的正弦信号要求无谐波或波形畸 变;频率范围由待测系统的时间常数决定, 时常数大的系统,频率范围通常在0.001~ 1000Hz左右。 合适的正弦信号输入幅值; 测量装置需有足够带宽,且不失真; 可利用线性系统的叠加特性在线测量。 第四章 频域分析法 米哈伊洛夫稳定定理 四、频域稳定性判据 一阶系统 特征方程:D(s) = s + p = 0 特征根:s = -p 0,系统稳定。 D(s)可视为复平面上的向量。 当?变化时, D(j?)的端点沿虚轴滑动,其相角相应发生变化。 s -p s -p s + p Re Im 0 在频域该向量为:D(j?) = p + j? 第四章 频域分析法 由图易知,当?由0变

文档评论(0)

yaocen + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档