第8讲自动控制原理ppt课件.ppt

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1、第8讲程向红二阶系统的性能改善高阶系统的时域分析上讲回顾过阻尼欠阻尼3.3.4二阶系统的动态校正对于特定的系统，位置控制系统(随动系统)其闭环传递函数矛盾超调小，阻尼大速度慢矛盾一定比例－微分控制测速反馈控制3.3.4.1比例－微分控制（PD控制）Proportional-plus－derivativeControl图3-15PD控制系统(3-33)称为开环增益有关闭环传递函数为(3-35)令(3-36)结论可通过适当选择微分时间常数，改变阻尼的大小比例－微分控制可以不该变自然频率，但可增大系统的阻尼比由于PD控制相当于给系统增加了一个闭环零点，故比例－微分控制的二阶系统

2、称为有零点的二阶系统。当输入为单位阶跃函数时(3-37)3.3.4.2测速反馈控制图3-16测速反馈控制的二阶系统为与测速发电机输出斜率有关的测速反馈系数。(电压/单位转速)系统的开环传递函数(3-41)Velocityfeedbackconstant(3-42)相应的闭环传递函数，可用(3-41)式中的第一种表示方式(3-43)令(3-44)①测速反馈会降低系统的开环增益，从而会加大系统在斜坡输入时的稳态误差。②测速反馈不影响系统的自然频率不变③可增大系统的阻尼比④测速反馈不形成闭环零点，测速反馈与PD对系统动态性能的改善程度是不相同的。结论⑤设计时，可适当增加原系统的开环增益，

3、以减小稳态误差。例3-2图3-17(a)所示的系统，具有图3-17(b)所示的响应，求K和T解：①②闭环传递函数例3-3控制系统如图3-18所示，其中输入，证明当时，稳态时系统的输出能无误差地跟踪单位斜坡输入信号。解：图3-18控制系统的方块图闭环传递函数只要令，就可以实现系统在稳态时无误差地跟踪单位斜坡输入。例3-4设一随动系统如图3-19所示，要求系统的超调量为0.2，峰值时间，求①求增益K和速度反馈系数。②根据所求的解：①系统的闭环传递函数②3.4高阶系统的时域响应设高阶系统闭环传递函数的一般形式为将上式的分子与分母进行因式分解，可得：将式（3-47）用部分分式展开，得由一

4、阶系统（惯性环节）和二阶系统（振荡环节）的响应函数组成输入信号（控制信号）极点所对应的拉氏反变换为系统响应的稳态分量传递函数极点所对应的拉氏反变换为系统响应的瞬态分量。闭环极点远离虚轴，则相应的瞬态分量衰减得快，系统的调整时间也就较短。闭环零点只影响系统瞬态分量幅值的大小和符号所有闭环的极点均具有负实部表示过渡结束后，系统的输出量（被控制量）仅与输入量（控制量）有关闭环极点均位于S左半平面的系统，称为稳定系统主导极点如果系统中有一个(极点或一对)复数极点距虚轴最近，且附近没有闭环零点；而其它闭环极点与虚轴的距离都比该极点与虚轴距离大5倍以上，则此系统的响应可近似地视为由这个（或这对

5、）极点所产生。3.5线形定常系统的稳定性稳定是控制系统能够正常运行的首要条件。对系统进行各类品质指标的分析也必须在系统稳定的前提下进行。问题分析系统的稳定性问题。提出保证系统稳定的措施，是自动控制理论的基本任务之一3.5.1稳定的基本概念和系统稳定的充要条件①基本概念控制系统在实际运行过程中，总会受到外界和内部一些因素的干扰，例如，负载和能源的波动、系统参数的变化、环境条件的改变等。这些因素总是存在的，如果系统设计时不考虑这些因素，设计出来的系统不稳定，那这样的系统是不成功的，需要重新设计，或调整某些参数或结构。设一线性定常系统原处于某一平衡状态，若它瞬间受到某一扰动作用而偏离了原

6、来的平衡状态，当此扰动撤消后，系统仍能回到原有的平衡状态，则称该系统是稳定的。反之，系统为不稳定。基于稳定性研究的问题是扰动作用去除后系统的运动情况，它与系统的输入信号无关，只取决于系统本身的特征，因而可用系统的脉冲响应函数来描述。线形系统的稳定性取决于系统的固有特征（结构、参数），与系统的输入信号无关。有关稳定性的定义和理论较多。如果脉冲响应函数是收敛的，即有表示系统仍能回到原有的平衡状态，因而系统是稳定的。由此可知，系统的稳定与其脉冲响应函数的收敛是一致的。系统仍能回到原有的平衡状态由于单位脉冲函数的拉氏反变换等于1，所以系统的脉冲响应函数就是系统闭环传递函数的拉氏反变换。令系

7、统的闭环传递函数含有q个实数极点和r对复数极点，则式(3-46)可改写为q+2r=n用部分分式展开系统的脉冲响应函数为闭环特征方程式的根须都位于S的左半平面系统稳定不稳定系统充要条件不稳定系统的结果物理系统的输出量只能增加到一定的范围，此后或者受到机械止动装置的限制，或者系统遭到破坏，也可能当输出量超过一定数值后，系统变成非线性的，（而使线性微分方程不再适用。）由于非线性因素存在，仅表现为等幅振荡。要有一个正实根或一对实部为正的复数根发散一个在零输入下稳定的系统，会不