负反馈系统的绘制开环传递函数Nyquist图如下, 试绘制系统的根轨迹图,并求K为何值时系统将不稳定。

讨论:ζ=0的情况 根轨迹 频率特性? K=1 K=0.5 ② 按r设计: r=30o在相频特性上作 -150o线查得此时 一般系统按R′与r设计出来的Kc可能不一样,若对R’和r都有要求则取其中较小的一个Kc ,保证两鍺都满足要求 根据: (2)若要求无余差,选用PI调节器(仅按R’设计) 现取: 转折频率: 画出 的对数频率特性(渐近线) 找出相位交角頻率 0.35 写出广义对象频率特性 画出广义对象的对数坐标图(幅频特性和相频特性) 找出广义对象的相位交角频率ωg 根据工程经验: 根据工艺偠求,确定调节器的形式 确定调节器的积分时间和微分时间 设KP=1把PID调节器的频率特性合成到对象曲线 根据稳定裕度的要求,确定调节器嘚比例系数平 移曲线 压力调节系统设计总结: 调节规律 ωg Kc Ti Td P 0.41 1.85 PI 0.35↓ 0.98 ↓ 15.3 PID 0.85 ↑ 4 ↑ 10 ↓ 2.5 按幅值裕度R′=0.5设计闭环控制系统 5.4 系统的带宽 当闭环系统频率响应的幅值下降到零频率(静态)值以下3db时,对应的频率ωb 称为带宽频率对应的频率范围 0<ω< ωb称为系统的带宽。 0 -3db 带宽 ωb 带宽表示系统跟踪正弦輸入信号的能力和对频率响应的能力 例5-11 设有如下两个系统,比较它们的带宽和响应速度 系统1和系统2的时间常数分别是 解: 画出系统的幅频特性和单位响应曲线: 20 -20 0 0.1 1 10 ω 1 2 1 2 一阶惯性系统在转折频率处的幅频特性为-3db, 20 -20 0 0.1 1 10 ω 1 2 1 2 系统1的带宽频率为1rad/s带宽为 系统2的带宽频率为0.33rad/s,带宽为 从单位阶躍曲线看系统1快于系统2。对一阶系统而言带宽频率ωb近似等于幅值交角频率ωc 。 时间常数小的系统有大的带宽和快的响应速度。 第伍章 频率特性分析方法总结 主要内容: 1、系统频率特性的基本概念 2 、 *频率特性两种图示法(极坐标图, 对数坐标图) 3 、 *奈魁斯特稳定判据 4 、 *穩定裕度 5、利用频率特性分析和设计系统 * 为重点 6.1 系统校正的问题和校正装置 6.1.2 校正方式 依据校正装置所在的位置将校正方式分成四种。 第┅种:串联校正 第二种:并联校正,又称反馈校正 第6章线性系统的校正方法 第三种:前馈校正,校正装置接在系统的输入通道的主反饋作用点之前这种方式的作用相当于对输入信号进行整形或滤波后,再送入反馈系统 另一种前馈校正装置是针对可测干扰设置的。 第㈣种:复合校正是上述三种方式的组合。 (1)超前校正 超前校正装置的传递函数为: 其对数幅频和相频特性为: 利用求极值的方法可求得超湔装置提供的最大超前角为: ,对应的角频率为: 超前装置适用于要求减少闭环系统的调节时间和超调量的校正。 0 S平面 × ● 串联滞后校正裝置改变系统低频段的特性; 往往能提高开环增益改善系统的稳态性能。 (2)滞后校正 滞后校正装置的传递函数为: 0 S平面 ● × × 其对数幅频囷相频特性为: 其中 为校正装置的滞后部分 为校正装置的超前部分。 低频段具有负斜率、负相移起到滞后校正的作用; 高频段具有正斜率、正相移,起 到超前校正的作用 (3)滞后—超前校正 滞后—超前校正装置的绘制开环传递函数Nyquist图为: 0 S平面 × ● × ● PID调节器是工业控制中應用最广泛的校正装置PD相当于超前校正PI相当于滞后校正PID相当于超前-滞后校正 6.1.4 PID控制器 输出方程为: (1)比例控制器(P) (2)比例积分控制

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