2016-11-05 20:38:11 | 人围观 | 评论:
| 一、控制系统的动态性能指标 自动控制系统的动态性能指标包括： 跟随性能指标 抗扰性能指标 1. 对给定输入跟随能力的性能指标： 在给定信号或参考输入信号的作用下，系统输出量的变化情况可用跟随性能指标来描述。常用的阶跃响应跟随性能指标有: ・tr ― 上升时间 ・σ ― 超调量 ・ts ― 调节时间 |
| 2. 对扰动输入抵抗能力的性能指标 系统：稳态运行→受扰→稳态  抗扰性能指标标志着控制系统抵抗扰动的能力。常用的抗扰性能指标有 ・Cmax ― 动态降落 ・tv ― 恢复时间 一般来说，调速系统的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态指标则以跟随性能为主。 |
| 二、突加扰动的动态过程和抗扰性能指标 |
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| 1. 典型I型系统 ① 结构图与传递函数 |
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| 式中 T ― 系统的惯性时间常数 （系统固有，不变）； K ― 系统的开环增益（可变）。 ② 开环对数频率特性 |
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| ③ 性能特性 典型的I型系统结构简单，其对数幅频特性的中频段以 20 dB/dec 的斜率穿越 0dB 线，只要参数的选择能保证足够的中频带宽度，系统就一定是稳定的，且有足够的稳定裕量，即选择参数满足 |
 或 |
| 于是，相角稳定裕度 |
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| 对于给定作用的跟随性是一阶无静差，σ%较小，但抗扰能力稍差。 2.典型Ⅱ型系统 ① 结构图和传递函数 |
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| 是Ⅱ型系统中最简单且稳定的结构。许多采用PI调节器的调速系统和随动系统都可以成这种结构形式。 ② 开环对数频率特性 |
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 或 |
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| 对于给定作用的跟随性是二阶无静差，而且可以得到比较好的抗扰性能，但 σ% 较大。 典型I型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系 （ξ与KT的关系服从于式（*）） |
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| 具体选择参数时，应根据系统工艺要求选择参数以满足性能指标。 典型I型系统抗扰性能指标与参数的关系 （1）稳态抗扰性能指标：由于扰动输入为阶跃信号，其输出为无静差。即，系统受扰后可完全恢复。 （2）动态抗扰性能指标 典型 I 型系统 |
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| 扰动 F 作用下的典型 I 型系统 a） 上图是在扰动 F 作用下的典型 I 型系统，其中，W1 (s)是扰动作用点前面部分的传递函数，后面部分是W2 (s) 。 在一个系统中，扰动作用点是不同的，某种定量的抗扰性能指标只适用于一种特定的扰动作用点。因此，分析抗扰性能指标较复杂。 在此只分析W1 (s)、W2 (s) 各是一种特定形式的抗扰性能，其它情况可仿此处理。 |
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| 三、典型Ⅱ型系统参数和性能指标的关系 |
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| （一）参数 在典型Ⅱ型系统的开环传递函数式中，与典型 I 型系统相仿，时间常数 T 也是控制对象固有的。所不同的是，待定的参数有两个： K 和 ，这就增加了选择参数工作的复杂性。 为了分析方便起见，引入一个新的变量 如下图，令 |
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| 典型Ⅱ型系统的开环对数幅频特性 |
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| 典型Ⅱ型系统的开环对数幅频特性和中频宽 |
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| 参数之间的一种最佳配合 采用“振荡指标法”中的闭环幅频特性的谐振峰值最小准则，可以找到和两个参数之间的一种最佳配合： |
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只要按照动态性能指标的要求确定了h 值，就可以代入这两个公式计算K 和 τ ，并由此计算调节器的参数。 |
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| 2. 典型Ⅱ型系统参数和抗扰性能指标的关系 （1）稳态抗扰性能指标：由于扰动输入为阶跃信号，其输出为无静差。即，系统受扰后可完全恢复。 （2）动态抗扰性能指标 研究结构图形式相当于双闭环调速系统中的转速环，扰动作用点 F 相当于负载扰动。 a) |
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| 抗扰系统结构 b) |
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| 典型II型系统在某种扰动作用下的动态结构图 |
| 动扰系统的输出响应 在阶跃扰动下: |
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| 四、调节器结构的选择和传递函数的近似 处理――非典型系统的典型化 前面讨论了两类典型系统及其参数的选择方法。在电力拖动自动控制系统中，大部分调节对象只要配上适当的调节器，就可以校正成典型系统。但有一些实际系统不可能校正成典型形式，需要经过近似处理，才能使用本章讨论的工程设计方法。本节首先概况一下调节器的选择方法，然后着重讨论低频段大惯性环节和高频段小惯性环节的近似处理。 表a 校正成典型I型系统的几种调节器选择 |
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| 表b 校正成典型II型系统的几种调节器选择 |
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| （一）传递函数近似处理 1. 高频段小惯性环节的近似处理 实际系统中往往有若干个小时间常数的惯性环节，这些小时间常数所对应的频率都处于频率特性的高频段，形成一组小惯性群。例如，系统的开环传递函数为 |
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| 当系统有一组小惯性群时，在一定的条件下，可以将它们近似地看成是一个小惯性环节，其时间常数等于小惯性群中各时间常数之和。 例如： |
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| 近似条件： |
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| 2. 高阶系统的降阶近似处理 上述小惯性群的近似处理实际上是高阶系统降阶处理的一种特例，它把多阶小惯性环节降为一阶小惯性环节。下面讨论更一般的情况，即如何能忽略特征方程的高次项。以三阶系统为例，设 |
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| 其中，a，b，c都是正系数，且bc > a，即系统是稳定的。 降阶处理 若能忽略高次项，可得近似的一阶系统的传递函数为 |
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| 近似条件 |
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| 3. 低频段大惯性环节的近似处理 表b 中已经指出，当系统中存在一个时间常数特别大的惯性环节时，可以近似地将它看成是积分环节，即 |
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近似条件 |
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