国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制原理中文课件：第十七讲 频域稳定性（一）.ppt

《自动控制原理》Theories of Automatic Control 任课教员：韦庆 电 话：74380 教学方式：讲授为主 学习方式：自学+实验 第七章 频域稳定性 教学要求：（教材第九章） 基本内容：Nyquist稳定判据；相对稳定性；频率特性与时域性能指标的对应关系； 基本要求：掌握应用Nyquist稳定判据判断系统稳定性的分析方法；掌握频域系统指标设计方法。 应用频率法进行控制器设计的思路 7.1 s平面上的围线映射 围线映射是研究s平面上的闭合曲线?s与F(s)的闭合曲线?F之间的映射关系。 7.1 s平面上的围线映射 7.1 s平面上的围线映射 例1：F(s)=2s+1=2(s+0.5) 7.1 s平面上的围线映射 例2：F(s)=s/(s+2) 7.1 s平面上的围线映射 例3：F(s)=s/(s+1/2) 7.1 s平面上的围线映射 Cauchy定理（相角定理）：如果闭合曲线?s以顺时针方向为正方向，在s平面上包围了F(s)的Z个零点和P个极点，但不经过任何一个零点和极点，那么对应的映射曲线?F也以顺时针方向为正向，且在F(s)平面上包围原点N=Z-P周。 7.1 s平面上的围线映射 Cauchy定理（相角定理）：如果闭合曲线?s以顺时针方向为正方向，在s平面上包围了F(s)的Z个零点和P个极点，但不经过任何一个零点和极点，那么对应的映射曲线?F也以顺时针方向为正向，且在F(s)平面上包围原点N=Z-P周。 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 ?F围线与?L围线之间的关系： 控制系统稳定性的概念 稳定：系统的所有极点都位于s平面的左半平面。 Nyquist稳定性判据的思路（一） Nyquist稳定性判据的思路（二） ?F围线与?L围线之间的关系： Nyquist稳定性判据的思路（二） ?F围线与?L围线之间的关系： Nyquist稳定性判据的思路（一） 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 GH(j?)和GH(-j?)关于实轴的对称性 实轴上的极点或零点 GH(j?)和GH(-j?)关于实轴的对称性 共轭极点或零点 GH(j?)和GH(-j?)关于实轴的对称性 Nyquist稳定性判据基础 Nyquist稳定性判据基础 Nyquist稳定性判据基础 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.2 Nyquist稳定性判据 7.3相对稳定性与Nyquist判据 最小相位系统的相对稳定性： 7.3相对稳定性与Nyquist判据 相角交界频率?cp和增益裕度Gm： 7.3相对稳定性与Nyquist判据 相角裕度?m和幅值交界频率?cm Bode图上的相对稳定性 7.3相对稳定性与Nyquist判据 二阶系统阻尼系数与相角裕度之间的关系 7.3相对稳定性与Nyquist判据 二阶系统的幅值交界频率?cm满足： 7.3相对稳定性与Nyquist判据 由开环频率特性估计闭环P.O： 7.4 时延系统的频率响应 7.4 时延系统的频率响应 7.4 时延系统的频率响应 7.4 时延系统的频率响应 7.5 磁盘驱动器控制系统 第七章 作业 熟悉：表9.6, pp442 E9.8, E9.9, E9.28 P9.1, P9.2 例2 1型2阶系统 ?=-? ?=+? ?=0 （3） （1） （2） （4） R(s) Y(s) + - 例2a 1型3阶系统 ?=-? ?=+? ?=0 （3） （1） （2） （4） R(s) Y(s) + - 例3 2型3阶系统 ?=-? ?=+? ?=0 （3） （1） （2） （4） R(s) Y(s) + - 例3b 2型3阶系统的校正 ?=-? ?=+? ?=0 （3） （1） （2） （4） R(s) Y(s) + - 例4 开环不稳定系统 ?=-? ?=+? ?=0 （3） （1） （2） （4） R(s) Y(s) + - 例4b 开环不稳定系统的校正 ?=-? ?=+? ?=0 （3） （1） （2） （4） R(s) Y(s) + - 例5 非最小相位系统 ?=-? ?=+? ?=0 （3） （1） （2） R(s) Y(s) + - (-1,0) 相角交界频