二阶系统变阻尼技术的研究论文

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1、二阶系统变阻尼技术的研究毕业论文目录摘要IABSTRACTII目录III第1章绪论11.1研究背景11.2国内外研究现状21.3本课题的主要研究工作3第2章阻尼比对二阶系统动态特性的影响42.1二阶系统的阶跃响应42.2二阶系统动态指标72.2.1过渡过程的品质指标72.2.2误差泛函积分评价指标82.3欠阻尼二阶系统动态性能指标与阻尼比的关系82.4小结11第3章变阻尼控制改善二阶系统动态特性123.1测速反馈控制123.2变阻尼控制的基本原理133.3线性变阻尼控制143.4分段线性变阻尼技术163.5非线性变阻尼控制技术173.6小结19第4章变阻尼控制改善二

2、阶系统的抗干扰性能204.1干扰信号作用时偏差的变化规律204.2超调过程e及ec变化规律214.3变阻尼抗干扰及抑制超调方法224.4小结24第5章模糊变阻尼控制255.1模糊控制基本原理255.2模糊变阻尼控制器设计265.3仿真分析285.4小结30第6章变阻尼控制仿真系统316.1利用SIMULINK工具箱建立变阻尼控制系统仿真模型31II6.2编写S函数336.3利用图形用户界面(GUI)建立模糊推理系统(FIS)346.4小结35结论36参考文献38致谢39II第1章绪论1.1研究背景在现代的工业、农业、国防和科学技术领域中，自动控制技术得到了广泛的应用

3、。所谓自动控制，就是采用控制装置使被控对象（如机器设备的运行或生产过程的的进行）自动地按照给定的规律运行，使被控对象的一个或多个物理量（如电压、电流、速度、位置、温度、流量、浓度、化学成分等）能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。[1]常用的典型输入信号有阶跃函数、斜坡函数（等速度函数）、抛物线函数（等加速度函数）、脉冲函数及正弦函数。这些都是简单的时间函数，用它们作为输入信号，可以较容易地进行数学分析和实验研究院。本文采用的阶跃函数为输入信号。在输入单位阶跃信号作用下，任何一个控制系统的时间相应都由动态过程和稳态过程两部分组成。控制系统技术性能的好坏，一般从动

4、态过程及稳态精度去衡量。工程上对自动控制系统的基本要求归纳为稳定性、快速性和准确性三个方面，即稳、准、快。稳定性是评价自动控制系统能否正常工作的首要问题，它是评价系统在过渡过程中的振荡倾向和重新建立平衡状态的能力，一个可以实际运行的控制系统必须是稳定的。快速性评价控制系统的响应速度，由于控制系统总包含一些惯性元件，在输入信号作用下，其响应总要经历一个动态过程才能达到稳态值。动态过程时间长，说明系统的控制动作反映迟钝，难以复现快速变化的输入指令信号。因此，在控制工程中，希望动态过程时间愈短愈好。准确性描述系统的控制精度，一般采用稳态误差来度量。研究线性系统在零初始条件

5、和单位阶跃信号输入下的响应过程曲线，可以知道，系统动态性能由超调量、调节时间、震荡次数、延迟时间、上升时间和峰值时间组成。其中响应的快速性，由上升时间和峰值时间表示；对所期望响应的逼近性，由超调量和调节时间表示。用二阶微分方程描述的系统，称二阶系统。它在控制系统中应用极为广泛。例如，R-L-C网络、忽略电枢电感后的电动机、弹簧－质量－阻尼器系统、扭转弹簧系统等等。此外，许多高阶系统，在一定条件下，往往可以简化成二阶系统。因此，深入分析二阶系统性能、改善二阶系统性能具有较大的实际意义。阻尼比和无阻尼自然震荡角频率影响了二阶系统的许多性能参数。阻尼比对二阶系统的动态性能

6、影响很大，根据《自动控制理论》介绍，二阶系统动态性能的各项指标是相互矛盾的。比如在一定的情况下，为了减小上升时间需减小阻尼比，但阻尼比较小后，造成超调量的增大。因此，二阶系统的上升时间和超调量两个指标是相互矛盾的，不能同时达到最佳效果。工程上一般采用折中办法（取=0.707作为最佳阻尼比[2]）或用补偿方法解决这一矛盾。改善二阶系统动态性能的方法有多种，其中比例一微分控制（PD共39页第38页）和测速反馈控制是两种常用的方法。这两种方法都是以增大系统阻尼方式来改善系统动态性能。其中比例一微分控制对噪声有明显放大作用，当系统输入端噪声严重时，一般不宜选用比例一微分控制

7、。同时，微分器的输入信号是偏差差信号，信号点贫富低，需要相当大的放大作用，为了使噪声比不明显恶化，需要采用高质量的放大器。而测速反馈控制对系统输入端噪声有滤波作用，能使内回路中被包围部件的非线性特性、参数变化等不利影响大大削弱。因此，测速反馈控制在系统中广泛应用。此外，比例一微分控制相当于在系统中加入实零点，在相同阻尼比的条件下比例一微分控制系统的超调量大于测速反馈控制系统的超调量。所以，在控制工程中，一般都采用测速反馈控制来改善二阶系统的动态性能。测速反馈控制的不足之处是降低系统的开环增益，加大系统在斜坡输入时的稳态误差。但常规的测速反馈控制系统,由于测速反馈