第2章閉環(huán)控制系統(tǒng)(1)

1、運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)第第2章章閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)n2.1 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) n2.2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) n2.3 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法n2.4 調(diào)壓調(diào)壓與弱磁配合控制調(diào)速系統(tǒng)與弱磁配合控制調(diào)速系統(tǒng)n2.5 雙閉環(huán)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要2.1 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 1. 系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及工作原理 圖2-1 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖 amplifiertachogenerator feedb

2、ack 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器定定性性分分析析0開(kāi)環(huán)機(jī)械特性開(kāi)環(huán)機(jī)械特性閉環(huán)靜特性閉環(huán)靜特性nT1Ten0an0bab nN OT2T3定定量量分分析析0ddeURInCscdeeK URICCspndeeK KURICC*()spnndeeK KUURICC*()spndeeK KUnRICC2.靜特性方程式靜特性方程式式中式中: 閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán) 放大系數(shù)放大系數(shù) *(1/)(1)(1)psndpsndepseeeK K UI RK K URInCK KCCKCKespCKKK(1)deRInCK 3.開(kāi)開(kāi)/閉環(huán)轉(zhuǎn)速降落比較閉環(huán)轉(zhuǎn)速降落比較dopeRInC(1)dcleRInCK閉環(huán)系統(tǒng)

3、轉(zhuǎn)速降落僅為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)閉環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速降落僅為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速降落的速降落的1/(1+k)K1nnopcl圖圖2-3 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性閉環(huán)系統(tǒng)靜特性與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性K1nnopcl4. 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型）穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型） 圖圖2-2 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖5.系統(tǒng)靜特性分析系統(tǒng)靜特性分析 clcledenspnnKCRIKCUKKn0*)1 ()1 (*00psndddopopeeeK K UUI RRInnnCCC K1nnopclK1ssopclopclD)K1(D(2)(2)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開(kāi)環(huán)調(diào)速系

4、統(tǒng)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價(jià)是，須增設(shè)電壓放大器以及需付出的代價(jià)是，須增設(shè)電壓放大器以及檢測(cè)與反饋裝置。檢測(cè)與反饋裝置。 ( (1) 1) 上述上述三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)若要有效，都取決于一點(diǎn)，三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)若要有效，都取決于一點(diǎn)，即即 K 要足夠大，要足夠大，espCKKK 結(jié)論結(jié)論因此必須設(shè)置因此必須設(shè)置放大器放大器。例題例題2-1 n在例題1-2中，龍門刨床要求 D = 20，s 5%， 已知 Ks = 30， = 0.015Vmin/r， Ce

5、 = 0.2Vmin/r， 如何采用閉環(huán)系統(tǒng)滿足此要求？ 解解 在上例中已經(jīng)求得 nop = 275 r/min但為了滿足調(diào)速要求，須有 ncl = 2.63 r/min1clopnnK6 .103163. 2275K1nnopcl代入已知參數(shù)，則得 即只要放大器的放大系數(shù)等于或大于46，閉環(huán)系統(tǒng)就能滿足所需的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。462 . 0/015. 0306 .103/espCKKK 6.系統(tǒng)調(diào)節(jié)過(guò)程系統(tǒng)調(diào)節(jié)過(guò)程圖圖2-4 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性的關(guān)系閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性的關(guān)系n閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性就是由多條開(kāi)環(huán)機(jī)械特閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性就是由多條開(kāi)環(huán)機(jī)械特性上相應(yīng)的工作點(diǎn)組成的

6、一條特性曲線。性上相應(yīng)的工作點(diǎn)組成的一條特性曲線。n閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降。路電阻壓降。 結(jié)論結(jié)論0ddeUI RnC7.反饋控制規(guī)律反饋控制規(guī)律 1.只有比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，只有比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有靜差的。其被調(diào)量仍是有靜差的。 只有只有 K = ，才能使，才能使 ncl = 0，而這，而這是不可能的。過(guò)大的是不可能的。過(guò)大的K值也會(huì)導(dǎo)致系值也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。統(tǒng)

7、的不穩(wěn)定。 )K1(CRInedcl系統(tǒng)正是依靠被調(diào)量的偏差進(jìn)行控系統(tǒng)正是依靠被調(diào)量的偏差進(jìn)行控制的制的。2.反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動(dòng)，服反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動(dòng)，服從給定從給定 。 反饋控制規(guī)律反饋控制規(guī)律 (1)(1)一方面能夠有效地抑制一切被包含在負(fù)反一方面能夠有效地抑制一切被包含在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動(dòng)作用；饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動(dòng)作用； (2) (2) 如果在反饋通道上的測(cè)速反饋系數(shù)受到如果在反饋通道上的測(cè)速反饋系數(shù)受到某種影響而發(fā)生變化，它非但不能得到反饋某種影響而發(fā)生變化，它非但不能得到反饋控制系統(tǒng)的抑制，反而會(huì)增大被調(diào)量的誤差?？刂葡到y(tǒng)的抑制，反而會(huì)增大被調(diào)量的誤

8、差。 (3)(3)另一方面則能緊緊跟隨著給定作用，對(duì)給另一方面則能緊緊跟隨著給定作用，對(duì)給定信號(hào)的任何變化都是唯命是從。定信號(hào)的任何變化都是唯命是從。 反饋控制規(guī)律反饋控制規(guī)律 3.系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測(cè)的精度。系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測(cè)的精度。 反饋控制規(guī)律反饋控制規(guī)律 2.1.2 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型1.問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出n分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型）分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型）n分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性（閉環(huán)傳遞函數(shù)）分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性（閉環(huán)傳遞函數(shù)）2. 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型pncPKsUsUsW)()()(sT

9、1K)s(U)s(U)s(Wssc0ds)s( n)s(U)s(Wnfn（1）直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型）直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型EdtdILRIUdd0dEdtdILRIUdd0ddtdn375GDTT2LedmeICT RLTlme2mCC375GDT LmdLTC IeEC ndtdERTIIdtdITIREUmdLddldd)(0取拉氏變換取拉氏變換 11)()()(0sTRsEsUsIldd( )( )( )ddLmE sRIsIsT s圖圖2-11 額定勵(lì)磁下的直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖額定勵(lì)磁下的直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖11)()()(0sTRsEsUsIldd( )( )( )dd

10、LmE sRIsIsT s（2）電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型等效變換）電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型等效變換n額定勵(lì)磁下的直流電動(dòng)機(jī)是一個(gè)額定勵(lì)磁下的直流電動(dòng)機(jī)是一個(gè)二階線性二階線性環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)。nTm 和和 Tl 兩個(gè)時(shí)間常數(shù)分別表示機(jī)電慣性和兩個(gè)時(shí)間常數(shù)分別表示機(jī)電慣性和電磁慣性。電磁慣性。 結(jié)論結(jié)論（3）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 （數(shù)學(xué)模型）（數(shù)學(xué)模型）圖圖2-13 反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 三階線性系統(tǒng)三階線性系統(tǒng)3.單閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析單閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 2*232/(1)(1)( )( )/( )1(1)(1)(1)()1111psesmlmc

11、lpsensmlmpsemlsmlsmsK KCT sT TsT sn sW sK KCUsT sT TsT sK KCKT TTT TTTTsssKKK（1）閉環(huán)傳遞函數(shù)）閉環(huán)傳遞函數(shù) (2) (2) 穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件n三階系統(tǒng)的的特征方程為三階系統(tǒng)的的特征方程為 n穩(wěn)定的充分必要條件穩(wěn)定的充分必要條件 01sK1TTsK1)TT(TsK1TTTsm2slm3slm0K1TTTK1TTK1)TT(Tslmsmslm2()mlsscrlsTTTTKKTT critical（3）靜態(tài)性能指標(biāo)與穩(wěn)定性之間的矛盾）靜態(tài)性能指標(biāo)與穩(wěn)定性之間的矛盾 n閉環(huán)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)放大系數(shù)閉環(huán)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)放大系數(shù)K越大，靜差

12、率越大，靜差率越小，越小，n閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是 n采用采用比例放大器比例放大器的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)速系統(tǒng)靜的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)性能指標(biāo)與穩(wěn)定性之間的主要矛盾。態(tài)性能指標(biāo)與穩(wěn)定性之間的主要矛盾。 sl2sslmTTT)TT(TK)K1(CRInedcl4. 比例控制的單閉環(huán)系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)比例控制的單閉環(huán)系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差的原因誤差的原因（1）開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)）開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) )1sTsTT)(1sT(K)s(U)s(U)s(Wm2Lmsnn（2）穩(wěn)態(tài)誤差產(chǎn)生的原因）穩(wěn)態(tài)誤差產(chǎn)生的原因n采用比例放大器的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)屬于采用比例放大器的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)屬于0型系統(tǒng)。型系統(tǒng)。

13、n在階躍輸入時(shí)（恒值擾動(dòng)），在階躍輸入時(shí)（恒值擾動(dòng)），0型系統(tǒng)的穩(wěn)型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是態(tài)誤差是 n把該系統(tǒng)的類型改進(jìn)為把該系統(tǒng)的類型改進(jìn)為型系統(tǒng)，就能把型系統(tǒng)，就能把原先的原先的0型有靜差系統(tǒng)改進(jìn)為型有靜差系統(tǒng)改進(jìn)為型無(wú)差系統(tǒng)。型無(wú)差系統(tǒng)。 1RK2.1.3 PI控制規(guī)律及調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)控制規(guī)律及調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)Proportion, integration1.1.積分調(diào)節(jié)器及積分控制規(guī)律積分調(diào)節(jié)器及積分控制規(guī)律(1) (1) 積分調(diào)節(jié)器積分調(diào)節(jié)器n把比例調(diào)節(jié)器把比例調(diào)節(jié)器 換成積分調(diào)節(jié)器換成積分調(diào)節(jié)器n其傳遞函數(shù)是其傳遞函數(shù)是npcUKUt0ncdtU1UssWI1)(+CUexRbalUinR0+

14、A積分調(diào)節(jié)器原理圖積分調(diào)節(jié)器原理圖ii（2）積分系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函）積分系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函n采用積分調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)采用積分調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是傳遞函數(shù)是n采用積分調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)成了采用積分調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)成了型系統(tǒng)，它被稱為無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)型系統(tǒng)，它被稱為無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)（只需（只需考慮穩(wěn)定性）考慮穩(wěn)定性）。 )1sTsTT)(1sT( sK)s(U)s(U)s(Wm2LmsnnesCKK（3 3）積分控制規(guī)律）積分控制規(guī)律 n 輸入輸入U(xiǎn)N是階躍是階躍信號(hào)，則輸出信號(hào)，則輸出Uc 按按線性規(guī)律增長(zhǎng)。線性規(guī)律增長(zhǎng)。n當(dāng)輸出值達(dá)到積當(dāng)輸出值達(dá)到積分調(diào)節(jié)器輸出的飽分調(diào)

15、節(jié)器輸出的飽和值和值Ucom時(shí)，便維時(shí)，便維持在持在Ucom不變。不變。 圖2-14 積分調(diào)節(jié)器的輸入和輸出動(dòng)態(tài)過(guò)程（4）比例）比例/積分控制規(guī)律對(duì)比積分控制規(guī)律對(duì)比n只要只要Un0，積分，積分調(diào)節(jié)器的輸出調(diào)節(jié)器的輸出Uc便一便一直增長(zhǎng)；只有達(dá)到直增長(zhǎng)；只有達(dá)到Un=0時(shí)，時(shí)， Uc才停止才停止上升；只有到上升；只有到Un變變負(fù)，負(fù)， Uc才會(huì)下降。才會(huì)下降。n當(dāng)當(dāng)Un=0時(shí)，時(shí)， Uc并并不是零，而是某一個(gè)不是零，而是某一個(gè)固定值固定值Ucf 積分控制積分控制比例控制比例控制（5）比例有差）比例有差/積分無(wú)差根本原因積分無(wú)差根本原因n比例系統(tǒng)：比例系統(tǒng)：npcUKUt0ncdtU1Un必須存

16、在轉(zhuǎn)速偏差，才能有控制電壓，必須存在轉(zhuǎn)速偏差，才能有控制電壓，這正是此類系統(tǒng)存在靜差的根本原因這正是此類系統(tǒng)存在靜差的根本原因n積分系統(tǒng)：積分系統(tǒng)：n如果轉(zhuǎn)速偏差為零，控制電壓保持恒定，如果轉(zhuǎn)速偏差為零，控制電壓保持恒定，這正是此類系統(tǒng)無(wú)靜差的根本原因這正是此類系統(tǒng)無(wú)靜差的根本原因（6）無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載突增時(shí)的）無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載突增時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程動(dòng)態(tài)過(guò)程 OIdn1n2nmaxn(7)積分環(huán)節(jié)的位置積分環(huán)節(jié)的位置n在系統(tǒng)的擾動(dòng)作用點(diǎn)之前含有積分環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)的擾動(dòng)作用點(diǎn)之前含有積分環(huán)節(jié)，才可以實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差，這里擾動(dòng)為才可以實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差，這里擾動(dòng)為階躍擾動(dòng)階躍擾動(dòng)（8）積分控制規(guī)律和比例控制規(guī)積分控

17、制規(guī)律和比例控制規(guī)律的區(qū)別律的區(qū)別n比例調(diào)節(jié)器的輸出只取比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀決于輸入偏差量的現(xiàn)狀n積分調(diào)節(jié)器的輸出包含積分調(diào)節(jié)器的輸出包含了輸入偏差量的全部歷了輸入偏差量的全部歷史。雖然當(dāng)前的史。雖然當(dāng)前的Un=0，只要?dú)v史上有過(guò)只要?dú)v史上有過(guò)Un，其積分輸出就有一定數(shù)其積分輸出就有一定數(shù)值，就能輸出穩(wěn)態(tài)運(yùn)行值，就能輸出穩(wěn)態(tài)運(yùn)行所需要的控制電壓所需要的控制電壓Uc。積分控制積分控制比例控制比例控制2. 比例積分控制比例積分控制UexUinUexmtUinUexOb) I調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器兩種調(diào)節(jié)器兩種調(diào)節(jié)器I/O特性曲線特性曲線(1) P/I兩種調(diào)節(jié)器特性比較兩種調(diào)節(jié)器特性比較n

18、穩(wěn)態(tài)特性：穩(wěn)態(tài)特性：比例調(diào)節(jié)器：有靜差比例調(diào)節(jié)器：有靜差 積分調(diào)節(jié)器：無(wú)靜差積分調(diào)節(jié)器：無(wú)靜差n暫態(tài)特性：暫態(tài)特性：在階躍輸入作用之下，比例調(diào)節(jié)器的在階躍輸入作用之下，比例調(diào)節(jié)器的輸出可以立即響應(yīng)，而積分調(diào)節(jié)器的輸出只能逐輸出可以立即響應(yīng)，而積分調(diào)節(jié)器的輸出只能逐漸地變化漸地變化n實(shí)際系統(tǒng)需求：實(shí)際系統(tǒng)需求：調(diào)速系統(tǒng)一般應(yīng)具有快與準(zhǔn)的性調(diào)速系統(tǒng)一般應(yīng)具有快與準(zhǔn)的性能，即系統(tǒng)既是靜態(tài)無(wú)差又具有快速響應(yīng)的性能能，即系統(tǒng)既是靜態(tài)無(wú)差又具有快速響應(yīng)的性能。n實(shí)現(xiàn)的方法實(shí)現(xiàn)的方法: :把比例和積分兩種控制結(jié)合起來(lái)，把比例和積分兩種控制結(jié)合起來(lái)，組成比例積分調(diào)節(jié)器（組成比例積分調(diào)節(jié)器（PI）。）。 (2)

19、 PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 nPI調(diào)節(jié)器的表達(dá)式調(diào)節(jié)器的表達(dá)式 n其傳遞函數(shù)為其傳遞函數(shù)為 tininpexdtUUKU01ssKsKsWppPI11)(ssKsWpPI111)(Uex+C1RbalUinR0+AR1比例積分（比例積分（PI）調(diào)節(jié)器）調(diào)節(jié)器 i0i1(3) PI(3) PI調(diào)節(jié)器的輸出特性調(diào)節(jié)器的輸出特性 n在在t=0時(shí)時(shí)PI調(diào)節(jié)器的輸出特性調(diào)節(jié)器的輸出特性ininpexUtUKtU)(in1exUtUtininpexdtUUKU01n在在t=t1時(shí)，時(shí)，Uin=0pexinUK U（4）閉環(huán)系統(tǒng)中）閉環(huán)系統(tǒng)中PI調(diào)節(jié)器輸入和調(diào)節(jié)器輸入和 輸出動(dòng)態(tài)過(guò)程輸出動(dòng)態(tài)過(guò)程 圖2-17 閉環(huán)系

20、統(tǒng)中PI調(diào)節(jié)器的輸入和輸出動(dòng)態(tài)過(guò)程n比例積分控制綜合了比例控制和積分控制比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，又克服了各自的缺點(diǎn)，兩種規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，又克服了各自的缺點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，互相補(bǔ)充。揚(yáng)長(zhǎng)避短，互相補(bǔ)充。n比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。 結(jié)論結(jié)論3. PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)(1)(1) PIPI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)參數(shù)n目的：選擇目的：選擇Kp和和1來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。n方法：采用方法：采用 伯德圖（伯德圖（Bode) n衡量系統(tǒng)穩(wěn)定的指標(biāo)：相角裕度衡量系統(tǒng)穩(wěn)定的

21、指標(biāo)：相角裕度和以分貝和以分貝表示的增益裕度表示的增益裕度GM。一般要求。一般要求 =3060，GM6dB。ssKsWpPI111)(（2）穩(wěn)定裕度）穩(wěn)定裕度圖圖2-18 自動(dòng)控制系統(tǒng)的典型伯德圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的典型伯德圖(3) (3) 理想伯德圖理想伯德圖 以上四個(gè)方面常常是以上四個(gè)方面常常是互相矛盾互相矛盾的：的： （1）對(duì)穩(wěn)態(tài)精度要求很高時(shí)，常需要放大）對(duì)穩(wěn)態(tài)精度要求很高時(shí)，常需要放大系數(shù)大，卻可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定；系數(shù)大，卻可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定； （2）加上校正裝置后，系統(tǒng)穩(wěn)定了，又可）加上校正裝置后，系統(tǒng)穩(wěn)定了，又可能犧牲快速性；能犧牲快速性； （3）提高截止頻率可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)，）提高截止

22、頻率可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)，又容易引入高頻干擾。又容易引入高頻干擾。 （4）設(shè)計(jì)時(shí)往往須在）設(shè)計(jì)時(shí)往往須在穩(wěn)、準(zhǔn)、快和抗干擾穩(wěn)、準(zhǔn)、快和抗干擾這四個(gè)矛盾的方面之間取得折中，才能獲這四個(gè)矛盾的方面之間取得折中，才能獲得比較滿意的結(jié)果。得比較滿意的結(jié)果。 （4） 設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法n湊試法湊試法設(shè)計(jì)時(shí)往往須用多種手段，設(shè)計(jì)時(shí)往往須用多種手段，反復(fù)試湊。反復(fù)試湊。(trial and error)解解:（1）額定負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為）額定負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)額定速降為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)額定速降為 閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)應(yīng)為閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)應(yīng)為例題例題2-1 min/r26. 5)05. 01(100

23、5. 01000)s1(DsnnNclmin/r7 .2851925. 00 . 155CRIneNop3 .5313 .54126. 57 .2851nnKclop（2）閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是）閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是例題例題2-1 ) 10167. 0)(1026. 0)(1049. 0(3 .55) 1075. 0001275. 0)(10167. 0(3 .55) 1)(1()(22sssssssTsTTsTKsWmlms其中三個(gè)轉(zhuǎn)折頻率分別為其中三個(gè)轉(zhuǎn)折頻率分別為例題例題2-1 111s4 .20049. 01T1122s5 .38026. 01T1133s6000167. 01T1dBK9 .343