特点与回顾讲解学习.ppt

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1、特点与回顾什么是伺服系统（ServoSystem）随动系统—调节系统是控制系统中的一类系统它用来控制被控对象的转角或位移，使其自动、连续、精确地复现输入指令的变化。（一般具有负反馈闭环）例：雷达系统、机器人机械臂、猎雷声纳平台控制系统形式开环和闭环舵机控制系统θr主指令信号；θy舵角信号e=θr-θy偏差信号e=0时，达到一致。舵角连续跟踪θr必须自动克服水流的干扰。反馈的特点与作用特点：1、连续的检测偏差量；2、回路增益可以较高，使误差很小，输出接近希望值；3、对环境有适应性，抗干扰性强；4、闭开环系统复杂，成本高。作用：（增益、稳定、灵敏度、抗干扰）1、反馈对增益的影响

2、H(s)=0时，即为开环，增益为G(s)H(s)≠0时，即为闭环，增益为│1+G(jω)H(jω)│>1时，增益减小│1+G(jω)H(jω)│<1时，增益增大G(jω)H(jω)在不同频段都可能出现上面的情况2、反馈对稳定性的影响当1+G(jω)H(jω)=0或特征根分布在右半平面时，Φ（jω）→∞，系统不稳定。通过控制，可使不稳定系统达到稳定，选择F(s)例：倒立摆系统已知：杆的质量为m，车的质量为M，车为一个自由度，左右运动；杆有两个自由度，左右运动，绕铰链转动。f为垂向力，F为水平力。杆旋转运动：杆垂直直线运动：杆水平直线运动：车水平直线运动：当车静止时，u=0，系统

3、处于不稳定平衡；加入控制力u后，取很小角运动，有设状态变量:得到状态方程：A的特征根del(sI-A)=0，有正根，系统不稳定可通过配置系统极点，使系统稳定。3、反馈对系统参数灵敏度的影响工作中，控制系统的元件总是随时间环境变化的。希望这种变化越小越好。灵敏度的定义：G(s)参数可变，Φ(s)对G(s)的变化的灵敏度为可以用增大G(s)H(s)的办法，使任意小。开环时，使按1：1相应G(s)的变化的。4、反馈对外部噪声或扰动的影响它的作用可以削弱外部噪声或扰动N(s)的影响H=O时，也即开环时，有E(s)=R(s)，则C(s)=G1G2R(s)+G2N(s)=G1G2E(s)

4、+G2N(s)定义：输出信噪比增大信噪比的途径:增加G1，或增加E(s)/N(s)闭环时，在某些情况下，闭环提供了改善信噪比的可能性当G1增大到G’1时，调整R到R’,使开环、闭环输出C(s)相等C(s)│N=O=G’1G2R’/(1+G’1G2H)=G1G2RC(s)│R=O=G2N/(1+G’1G2H)希望它小信噪比=C(s)│N=O/C(s)│R=O=G1(1+G’1G2H)R/N增加了(1+G’1G2H)项，使提高信噪比有了可能。5、反馈对系统带宽、阻抗、过渡过程及频率特性都有影响两类基本反馈控制系统的比较控制系统种类很多，分法也各不相同。按控制形式分：定常控制系统—

5、—时变控制系统线性控制系统——非线性控制系统连续控制系统——离散控制系统模拟控制系统——数字控制系统按控制目标分：伺服控制系统（随动系统）——调节控制系统伺服控制系统（随动系统）——调节控制系统跟踪输入变化，克服负载与噪声干扰——使对象保持某一状态两类系统共同点：一般都是反馈控制系统两类系统不同点：四个方面1、输入信号时变、跟踪、未知、复杂——常值阶跃、已知、简单2、误差特点跟踪误差来源于输入信号的随机变化——广义干扰引起3、过渡过程质量、精度过渡过程质量高、精度、快速性好——精度高，过程一般4、负载特点负载惯性与摩擦——广义干扰你中有我，我中有你伺服控制技术的发展1944年

6、，世界上第一个伺服系统由美国麻省理工学院辐射实验室研制成功。火炮自动跟踪目标伺服系统第二次世界大战期间，对系统提出了大功率、高精度、快速响应等一系列高性能要求，液压伺服技术迅速发展起来。它表现出无以伦比的快速性、低速平稳性等一系列优点。到50年代末期和60年代初期，有关电液伺服技术的基本理论日趋完善，从而使电液伺服系统的应用达到了前所未有的高度。50年代中期，机电伺服系统在一些重要元器件性能上有新的突破，组成了静止式可控整流装置，带来了控制领域的一场技术革命。70年代以来，电力电了技术突飞猛进，推出了新一代“全控式”电力电子器件。新材料与电机技术的发展，以脉宽调制结合，大大改

7、善了伺服系统的性能。对传统液压系统形成强有力的挑战，并以极快的速度发展。稀土磁材料、力矩电机、无槽电机、大惯量宽调速电动机控制理论快速发展传递函数、拉普拉斯变换和奈奎斯特稳定理论；根轨迹；现代控制理论计算机、大规模集成电路的发展，各元器件趋于数字化、集成化，使现代伺服系统朝着高精度、低噪声的方向发展。展望未来，新器件、新理论、新技术必将驱使伺服系统朝“智能化”方向发展，赋予人工智能特性的伺服系统以及智能控制器必将获得广泛应用。伺服系统的组成例：仿型铣床随动系统r(t)为模杆的位移，c(t)是铣刀杆的位