电力拖动自动控制系统--运动控制系统(3).ppt

12.3.5典型II型系统性能指标和参数的关系可选参数：在典型II型系统的开环传递函数式(2-10)中，与典型I型系统相仿，时间常数T也是控制对象固有的。所不同的是，待定的参数有两个：K和?，这就增加了选择参数工作的复杂性。为了分析方便起见，引入一个新的变量中频宽，令(2-32)

2典型Ⅱ型系统的开环对数幅频特性0-20–40-40?/s-1?c?=1–20dB/dec–40dB/dec–40dB/dec图2-16典型Ⅱ型系统的开环对数幅频特性和中频宽中频宽度

3中频宽h由图可见，h是斜率为–20dB/dec的中频段的宽度（对数坐标），称作“中频宽”。由于中频段的状况对控制系统的动态品质起着决定性的作用，因此h值是一个很关键的参数。

4设ω=1点处在-40dB/dec特性段，由图2-16可以看出：因此(2-33)从频率特性上还可看出，由于T一定，改变τ就等于改变了中频宽h；在τ确定以后，再改变K相当于使开环对数幅频特性上下平移，从而改变了截止频率ωc。因此在设计调节器时，选择两个参数h和ωc，就相当于选择参数τ和K。

5现在采用“振荡指标法”中所用的闭环幅频特性峰值Mr最小准则，来找出和两个参数之间较好的配合关系。对于一定的h值，只有一个确定的ωc(或K)，可以得到最小的闭环幅频特性峰值Mrmin。

6根据联立求解得代入幅值表达式得由于得确定了h和ωc之后，可以很容易地计算τ和K。

7表2-4列出了不同h值时由上面各式计算出来的Mrmin值和对应的频率比。经验表明，Mr在1.2～1.5之间，系统的动态性能较好，有时也允许达到1.8～2.0，所以h可在3～10之间选择，h更大时，对降低Mrmin的效果就不显著了。

8表2－5II型系统在不同输入信号作用下的稳态误差（1）稳态跟随性能指标Ⅱ型系统在不同输入信号作用下的稳态误差列于表2-5中1.典型II型系统跟随性能指标和参数的关系由表可知：在阶跃和斜坡输入下，II型系统稳态时均无差；加速度输入下稳态误差与开环增益K成反比。

9（2）动态跟随性能指标按Mr最小准则确定调节器参数时，若要求出系统的动态跟随过程，先求得典型Ⅱ型系统的开环传递函数，得然后求系统的闭环传递函数为：

10而,单位阶跃输入时,,因此以T为时间基准，对于具体的值，可由上式求出对应的单位阶跃响应函数C(t/T)，从而计算出超调量σ％、上升时间tr、调节时间ts和振荡次数k。采用数字仿真计算的结果列于表2-6中。

11表2-6典型II型系统阶跃输入跟随性能指标

（按Mrmin准则确定关系时）

12由于过渡过程的衰减振荡性质，调节时间随h的变化不是单调的，以h=5时的调节时间为最短。此外，h愈大则超调量愈小，如果要使σ％≤25％，中频宽就得选择h≥9才行，但中频宽过大会使扰动作用下的恢复时间拖长，须视具体工艺要求来决定取舍。总的说来，典型Ⅱ型系统的超调量都比典型Ⅰ型系统大。

13图2-17典型II型系统在一种扰动作用下的动态结构图2.典型Ⅱ型系统抗扰性能指标和参数的关系+0-

14取K1=KpiKd/τ1，K1K2=K，τ1=hT，T1=T，于是在阶跃扰动下，F（s）=F/s，得如果已经按Mmin准则确定参数关系，即，则

15扰动系统的输出响应在阶跃扰动下（2-43）取输出量基准值为Cb=2FK2T

16表2-7典型II型系统动态抗扰性能指标与参数的关系

（控制结构和阶跃扰动作用点如图2-18，参数关系符合最小Mr准则）

17分析结果由此可见，h=5是较好的选择，这与跟随性能中调节时间最短的条件是一致的（见表2-6）。因此，把典型Ⅱ型系统跟随和抗扰的各项性能指标综合起来看，h=5应该是一个很好的选择。

18两种系统比较比较分析的结果可以看出，典型I型系统和典型Ⅱ型系统除了在稳态误差上的区别以外，