實(shí)驗(yàn)三-控制系統(tǒng)的根軌跡(石油大學(xué))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn)三 控制系統(tǒng)的根軌跡一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 弄清系統(tǒng)閉環(huán)性能可用閉環(huán)極點(diǎn)與放大倍數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)關(guān)系分析根軌跡表示；（2） 熟悉根軌跡的繪制方法；（3） 分析增加開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)對(duì)根軌跡形狀及方向的影響。二.實(shí)驗(yàn)裝置（1）微型計(jì)算機(jī)；（2）自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)軟件。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1） 用自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件繪制下列系統(tǒng)根軌跡，可選開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)分別為：觀察實(shí)軸上軌跡，及閉環(huán)極點(diǎn)和對(duì)軌跡方向的影響。(2)增加開(kāi)環(huán)極點(diǎn)對(duì)閉環(huán)根軌跡影響，開(kāi)環(huán)函數(shù)分別取為：繪制根軌跡，觀察根軌跡的變化。 專心-專注-專業(yè)由這三幅圖可知,開(kāi)環(huán)極點(diǎn)增加，系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降（3）增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)對(duì)閉環(huán)根軌跡影響

2、，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)分別為：繪制根軌跡。由這四幅圖可知,系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)零點(diǎn)增加,系統(tǒng)的穩(wěn)定性也增加。（4）同時(shí)增加開(kāi)環(huán)零極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響，取開(kāi)環(huán)函數(shù)分別為：分別繪制根軌跡。（5） 畫(huà)出閉環(huán)根軌跡，根據(jù)根軌跡形狀分析此系統(tǒng)的特點(diǎn)，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的Kg取值范圍。由圖可知，根軌跡與虛軸的焦點(diǎn)分別為(0,±1.63j)和(0,±2.56j),所以系統(tǒng)穩(wěn)定的根軌跡增益24.1<k<35.9（6）畫(huà)PID參量根軌跡分別作 的根軌跡 參量根軌跡。 求參量 的根軌跡。由 整理得以 為 繪制根軌跡。四.思考討論（1）為何 的閉環(huán)根軌跡及方向不符合閉環(huán)極點(diǎn)之和條件？答：因?yàn)榇藭r(shí)m不小于等

3、于n-2。所以不滿足根之和條件。（2）增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)對(duì)根軌跡形狀影響？及對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的影響？是否任意增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)都可以改善系統(tǒng)性能？答：增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)會(huì)使得根軌跡想s左半平面偏移，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高。不是，增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)對(duì)穩(wěn)定性有利，但對(duì)動(dòng)態(tài)性能的改善卻不利，而且會(huì)增加調(diào)節(jié)時(shí)間。（3）增加開(kāi)環(huán)極點(diǎn)對(duì)根軌跡形狀的影響？及對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的影響？答：增加開(kāi)環(huán)極點(diǎn)會(huì)使得根軌跡向s右半平面偏移，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降（4）在本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（4）中校正 中分母的時(shí)間常數(shù)與分子時(shí)間常數(shù)相比有什么共性？的根軌跡與與原根軌跡相比有什么共性？是否有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定？答：分母與分子的時(shí)間常數(shù)均可以改變根軌跡的形狀，改變系統(tǒng)的

4、穩(wěn)態(tài)；不一定，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度取決于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)與開(kāi)環(huán)極點(diǎn)的共同作用，開(kāi)環(huán)零點(diǎn)的增加可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，開(kāi)環(huán)極點(diǎn)的增加湖降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（5）偶極子對(duì)根軌跡形狀的影響是否很大？根據(jù)高階系統(tǒng)的根軌跡形狀分析主導(dǎo)極點(diǎn)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中起什么作用？答：從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（4）所描繪的圖形可知，加入偶極子的前后根軌跡沒(méi)有明顯變化。在高階系統(tǒng)中主導(dǎo)極點(diǎn)的根軌跡的形狀主要受到主導(dǎo)極點(diǎn)的影響，在其余點(diǎn)距離虛軸較遠(yuǎn)時(shí)，主導(dǎo)極點(diǎn)的根軌跡圖近似等于系統(tǒng)的根軌跡圖。（6）串入 后和 組成的閉環(huán)系統(tǒng)相比， 組成的系統(tǒng)穩(wěn)定性有無(wú)很大改變？穩(wěn)態(tài)誤差有無(wú)變化？為什么?答：幾乎沒(méi)有改變；穩(wěn)態(tài)誤差變化也不大，原因是串入的零極點(diǎn)距離十分接近，所以不能作為高階系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)，所以根軌跡圖以及穩(wěn)態(tài)誤差并無(wú)明顯變化。（7）微分作用太強(qiáng)對(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間有什么影響？答：微分作用過(guò)強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)更加穩(wěn)定同時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)（8）積分作用太強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性會(huì)有什么影響？答：積分作用太強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)作用太強(qiáng)，會(huì)引起系統(tǒng)的超調(diào)甚至震蕩，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定五.實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我對(duì)根軌跡及根軌跡的意義有了更加形象深刻的理解，熟悉了分子分母模型和零點(diǎn)極點(diǎn)模型，學(xué)習(xí)了根據(jù)根軌跡圖形對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定進(jìn)行分析，學(xué)習(xí)了開(kāi)環(huán)零點(diǎn)