ghx第四章线性控制系统的时域分析(四).ppt
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1、上节回顾:扰动作用下的二阶系统分析,阶跃扰动使系统稳态偏移,扰动作用下系统的闭环传递函数一般却是具有零点的。,上节回顾:高阶系统性能分析,哪些对系统的输出响应起主要作用? 衰减慢的分量,系数大的分量 忽略情况1:某极点-pl附近有接近的零点-zk; 忽略情况2:极点-pr附近无接近的零点,并且极点远离原点和其他极点。,主导极点对: 共轭复数极点-p1和-p2,对系统性能起主导作用。 其他闭环极点因衰减迅速,影响相对微弱, 1)离虚轴最近的极点对; 2)附近无零点,或者有零点和其他极点近似相消; 3)其他极点在共轭复数极点和左边,且满足,与模值的比不受阻尼比的影响 与距离的比受阻尼比的影响,上节
2、回顾: 稳态误差分析:控制系统的类型,稳态误差与谁相关? 1.输入信号的形式; 2.系统的开环传递函数。,控制系统如何分类? 开环传递函数,开环传递函数含有积分环节的个数。 v:无差度阶数;系统型别,上节回顾:稳态误差分析,输入信号作用下的静态误差系数和稳态误差,当输入信号为: 利用线性定理,得:,怎样提高稳态精度?,上节回顾:扰动输入作用下的稳态误差,扰动点之前的放大系数、积分环节决定了能否消除扰动作用下的稳态误差。 1)扰动作用点之前环节 Gc的放大系数越大,扰动稳态误差越小; 2)在Gc中添加一个积分环节即可消除阶跃扰动的稳态误差。,提高稳态精度的方法,减小或消除系统参考输入作用下的稳态
3、误差 增大系统的开环放大系数; 在前向通道传递函数中添加积分环节,即提高系统的无差度阶数。 减少扰动下的稳态误差 在偏差E(s)到扰动作用点之间添加积分环节。 缺点: 能否任意增大开环放大系数或者增加积分环节? 超过两个将使系统失去必要的稳定裕度,导致系统瞬间响应品质下降,甚至使系统不稳定。,前馈-反馈构成的复合控制系统,按参考输入R(s)补偿,按扰动D(s)输入补偿,动态补偿的目的: 实现稳态全补偿的前提下,尽可能实现部分瞬态补偿。,全补偿,先稳态补偿,再用全补偿实现部分瞬态补偿。 (1)由控制系统的结构图找出前馈补偿的双通道,据此得出实现全补偿和稳态补偿的条件; (2)根据全补偿条件和稳态
4、补偿条件确定前馈补偿器的传递函数模型结构; (3)若物理易实现的稳态补偿模型结构能够先确定,则根据全补偿条件和物理可实现的原则,补充瞬态补偿所需要的其他部分,尽最大努力实现部分瞬态补偿; (4)若不能够先确定物理易实现的稳态补偿模型结构,则需根据全补偿条件和尽最大努力实现部分瞬态补偿的要求,直接寻找物理易实现的前馈补偿器模型。,提高稳态精度的方法,4.6 稳态误差分析,例4-8,分别考虑以下两种情况,确定适当的前馈补偿器传递函数模型Gff(s),并求相应的位置误差和速度误差。,按参考输入扰动实现全补偿和稳态补偿的条件为,4.6 稳态误差分析,全补偿无法物理准确实现 对象中有积分,稳态时位置误差
5、不需补偿,稳态补偿条件为零。,对应全补偿,保证物理可实现,4.6 稳态误差分析,原系统:I型系统,位置误差为0,速度误差为有限值; 加入前馈补偿后:位置误差为0,速度误差为0; 引入前馈补偿后,系统的稳态精度得到了大幅度改进。,4.6 稳态误差分析,前馈补偿器传递函数模型为,全补偿无法物理准确实现 稳态补偿条件容易实现。,对应全补偿,物理可实现,满足稳态补偿条件,4.6 稳态误差分析,原系统:0型系统,位置误差为有限值,速度误差为; 加入前馈补偿后:位置误差为0,速度误差为有限值; 引入前馈补偿后,系统的稳态精度得到了大幅度改进。,4.6 稳态误差分析,例4-9 考虑如图4-28所示的复合控制
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