伺服系统设计ppt课件.ppt

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1、主要内容概述伺服系统元件误差伺服系统原理动态误差伺服系统原理稳态误差随机系统误差分析伺服系统设计中的误差分配第二章伺服系统误差分析概述伺服系统要求被控对象(角度、位移、速度)按指定的规律变化系统稳定的前提下，总是存在一定的误差(也称控制精度，精度是重要指标之一)误差源于以下三个方面1、元件误差各种元件本身的各类误差所处的位置不同，对系统影响也不同；只知范围，不知精确值；测量元件误差是重点。2、原理误差控制机理的必然；外部干扰作用产生误差。原理误差分为确定型和随机型两类。3、环境变化引起的系统误差温度、压力、振动、冲击、腐蚀以

2、及元件的自然老化讨论系统各环节对输入信号、干扰信号引起的误差传递和归化结构已知的系统如下：输入R(s)，输入干扰噪声N0(s),输出C(s)，误差E(s)，各级的等效扰动信号分别为N１(s)、N２(s)、N３(s)。对单位反馈系统而言，总的误差就是R(s)、N0(s)、N1(s)、N2(s)、N3(s)所引起的误差归化到E(s)点上的总和。1、如果各量均为确定函数，用拉氏变换归化：几点说明：·关于误差E(s)与偏差ε(s)的区别定义:E(s)=Cr(s)－C(s)；ε(S)=R(s)－C(s)H(s)对单位反馈，期望输出cr

3、等于实际输入r，有E(s)=ε(s)；对非单位反馈，期望输出cr不等于实际输入r，其关系为：Cr(s)=R(s)/H(s)=R′(S);E(s)=ε(s)/H(s)·关于干扰对误差E(s)的影响·关于负号问题2、若输入r及干扰ni为随机量，且相互间独立，各自对应的谱密度为，则注意：以上方法具有普遍适用性；对非单位反馈必须转化为单位反馈后，再分析计算；对各元件的扰动误差都可计算到它的输出端；对多回路，现内环后外环，简化回路，等效为单环单位反馈回路，其各回路误差可等效为干扰量；串级反馈系统具有抑制干扰的能力，位置越后，抑制力越强

4、，位置越前，抑制力越弱。检测、前置放大精度高的原因。伺服系统元件误差测量元件的误差占系统误差的比例重伺服系统中的测量元件对系统精度的影响是直接的反馈所包围回路中的各种放大、执行等元件的误差或因环境条件变化而引起的误差，一般都会得到有效的抑制一、测量元件测量误差的定义及分析计算方法传感器精度（或误差）表示有总指标或分项指标传感器输入输出关系为：对于动态情况，c与r的各阶导数有关，理想情况是各阶导数为零。输出与理想输出的偏差可看成随机分布，不管其原因传感器给出的精度指标一般有两种（综合与分指标）1、综合精度——精确度这种指标把

5、输出对于理想输出的偏差都看成是随机分布，不管它是由什么原因造成的。综合精度有正确度和精密度两种。（1）正确度它表明传感器示值有规律地偏离真值大小的程度，反映了元件系统误差的大小；其特点是被测量对象受少数几个影响显著作用而出现的误差；一般来说，这些误差是有规律地出现的，它可通过适当地修正、补偿加以解决。（2）精密度(简称精度)它表示传感器示值不一致程度。也就是说，测量结果不致性；精度等级反映传感器综合精度的基本指标；在工程测量中，为简单表示传感器测量结果的可靠程度，常用精度等级A%来表示精度等级的概念。精度等级A%定义为

6、式中Δmax：在规定工作条件下，测得的最大绝对误差允许值Xmax：测量范围上限值；Xmin：测量范围下限值L=Xmax-Xmin量程精度等级的意义:A%=0.1%时，该传感器为0.1级；Δmax在出厂时，一般取3σ值。这意味着把随机误差看成高斯分布，有99.73%的把握，使随机误差不大于Δmax。也有用2σ值，即有95.45%的把握保证随机误差不大于Δmax。如果给出了传感器的精度等级和量程L，传感器的最大误差Δmax=A%·L2、分指标精度（七个分指标）(1)线性度ef(非线性误差)表示实测输出特性曲线与理想拟

7、合直线之间的吻合程度。其最大偏差为ΔUmax，满量程输出为UFS，ef=±[ΔUmax/UFS]×100%把ef折算为输入量，还需除以该传感器的灵敏度。(2)灵敏限(死区)Δrs当传感器输入量缓慢地从零点开始，逐渐增加到传感器输出值刚刚开始微小变化时的输入值Δrs。死区为输入量变化的一个有限区间内，输出为零。对于双量测量元件，如果拟合直线通过死区中点，那么灵敏限和死区是一致的。单向测量元件，二者本来一致。(3)分辨力和分辨率分辨力指传感器输入从任意某个非零值开始变化时，所引起传感器输出变化的最小输入变化值。指传感器能

8、够检测到的被测量对象的最小值。传感器的分辨力和其量程之比的百分数称为分辨率。(4)重复性ex：指传感器输入量按同一方向变化，并连续多次测量所测得的输出不一致的程度。它反映了传感器的随机误差。ex=±[3σ/UFS]×100%其中，σ是n次测量误差的均方根。(5)迟滞误差(回差)et反映传