自動控制原理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上3-6 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計算把在階躍函數(shù)作用下沒有原理性穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)，稱為無差系統(tǒng)；把具有原理性穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。非線性因素引起的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差稱為附加穩(wěn)態(tài)誤差，或結(jié)構(gòu)性穩(wěn)態(tài)誤差。習(xí)慣上常把系統(tǒng)在階躍輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差稱為靜差。因而，0型系統(tǒng)可稱為有（靜）差系統(tǒng)或零階無差度系統(tǒng)，一型系統(tǒng)可稱為一階無差度系統(tǒng)，二型系統(tǒng)可稱為二階無差度系統(tǒng)。4-3 廣義根軌跡2、附加開環(huán)零點的作用增加開環(huán)零點也就是增加了閉環(huán)零點，閉環(huán)零點對系統(tǒng)性能的影響，相當(dāng)于減小閉環(huán)系統(tǒng)的阻尼，從而使系統(tǒng)的過渡過程有出現(xiàn)超調(diào)的趨勢，并且這種作用將隨閉環(huán)零點接近坐標(biāo)原點的強度而加強。4-4

2、 系統(tǒng)性能的分析1、 閉環(huán)零極點與時間響應(yīng)經(jīng)驗指出，如果閉環(huán)零、極點之間的距離比它們本身的模值小一個數(shù)量級，則這一對閉環(huán)零、極點就構(gòu)成了偶極子。在略去偶極子和非主導(dǎo)零、極點的情況下，閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡增益常會發(fā)生改變，必須注意核算，否則將導(dǎo)致性能的估算錯誤。閉環(huán)系統(tǒng)零、極點位置對時間響應(yīng)性能的影響，可以歸納為以下幾點：（1） 穩(wěn)定性。如果閉環(huán)極點全部位于s左半平面，則系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，即穩(wěn)定性只與閉環(huán)極點位置有關(guān)，而與閉環(huán)零點位置無關(guān)。（2） 運動形式。如果閉環(huán)系統(tǒng)無零點，且閉環(huán)極點均為實數(shù)極點，則時間響應(yīng)一定是單調(diào)的；果閉環(huán)極點均為復(fù)數(shù)極點，則時間響應(yīng)一般是振蕩的。（3） 超調(diào)量。超調(diào)量主要取

3、決于閉環(huán)復(fù)數(shù)主導(dǎo)極點的衰減率 ，并與其他閉環(huán)零、極點接近坐標(biāo)原點的程度有關(guān)。（4） 調(diào)節(jié)時間。調(diào)節(jié)時間主要取決于最靠近虛軸的閉環(huán)復(fù)數(shù)極點的實部絕對值 ；如果實數(shù)極點距虛軸最近，并且它附近沒有實數(shù)零點，則調(diào)節(jié)時間主要取決于該實數(shù)極點的模值。（5） 實數(shù)零、極點影響。零點減小系統(tǒng)阻尼，使峰值時間提前，超調(diào)量增大；極點增大系統(tǒng)阻尼，使峰值時間滯后，超調(diào)量減小。它們的作用，隨著其本身接近坐標(biāo)原點的程度而加強。（6） 偶極子及其處理。如果零、極點之間的距離比它們本身的模值小一個數(shù)量級，則它們就構(gòu)成了偶極子。遠(yuǎn)離原點的偶極子，其影響可略；接近原點的偶極子，其影響必須考慮。（7） 主導(dǎo)極點。在s平面上，最靠

4、近虛軸而附近又無閉環(huán)零點的一些閉環(huán)極點，對系統(tǒng)性能影響最大，稱為主導(dǎo)極點。凡比主導(dǎo)極點的實部大36倍以上的其他閉環(huán)零、極點，其影響均可忽略。6-3 串聯(lián)校正1、 頻率響應(yīng)法校正設(shè)計一般地說，開環(huán)頻率特性的低頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；開環(huán)頻率特性的中頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能；開環(huán)頻率特性的高頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的復(fù)雜性和噪聲抑制性能。因此，用頻域法設(shè)計控制系統(tǒng)的實質(zhì)，就是在系統(tǒng)中加入頻率特性形狀合適的校正裝置，使開環(huán)系統(tǒng)頻率特性形狀變成所期望的形狀：低頻段增益充分大，以保證穩(wěn)態(tài)誤差要求；中頻段對數(shù)幅頻特性斜率一般為-20dB/dec，并占據(jù)充分寬的頻帶，以保證具備適當(dāng)?shù)南嘟窃６?；高頻段增益

5、盡快減小，以消弱噪聲影響，若系統(tǒng)原有部分高頻段已符合該種要求，則校正時可保持高頻段形狀不變，以簡化校正裝置的形式。6-4 反饋校正1、 反饋校正的原理與特點反饋校正的基本原理是：用反饋校正裝置包圍待校正系統(tǒng)中對動態(tài)性能改善有重大妨礙作用的某些環(huán)節(jié)，形成一個局部反饋回路（內(nèi)回路，或稱副回路），在局部反饋回路的開環(huán)幅值遠(yuǎn)大于1的條件下，局部反饋回路的特性主要取決于反饋校正裝置，而與被包圍部分無關(guān)；適當(dāng)選擇反饋校正裝置的形式和參數(shù)，可以使已校正系統(tǒng)的性能滿足給定指標(biāo)的要求。反饋校正具有如下明顯特點：（1） 削弱非線性特性的影響（2） 減小系統(tǒng)的時間常數(shù)（3） 降低系統(tǒng)對參數(shù)變化的敏感性7-5 離散系

6、統(tǒng)的穩(wěn)定性與穩(wěn)定誤差4、采樣周期與開環(huán)增益對穩(wěn)定性的影響（1）當(dāng)采樣周期一定時，加大開環(huán)增益會使離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，甚至使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。（2）當(dāng)開環(huán)增益一定時，采樣周期越長，丟失的信息越多，對離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性及動態(tài)性能均不利，甚至可使系統(tǒng)失去穩(wěn)定性。7-6 離散系統(tǒng)的動態(tài)性能2、 采樣器和保持器對動態(tài)性能的影響（1） 采樣器可使系統(tǒng)的峰值時間和調(diào)節(jié)時間略有減小，但使超調(diào)量增大，故采樣造成的信息損失會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。然而，在某些情況下，例如在具有大延遲的系統(tǒng)中，誤差采樣反而會提高系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。（2） 零階保持器使系統(tǒng)的峰值時間和調(diào)節(jié)時間都加長，超調(diào)量和振蕩次數(shù)也增加。這是因為除了采樣造成的不穩(wěn)定因素外，零階保持器的相角滯后降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。9-2線性系統(tǒng)的可控性與可觀測性如果系統(tǒng)所有狀態(tài)變量的運動都可以由輸入來影響和控制而由任意的初態(tài)達到原點，則稱系統(tǒng)是完全可控的，或者更確切地說是狀態(tài)完全可控的，簡稱為系統(tǒng)可控；否則，就稱系統(tǒng)是不完全可控的