电力拖动自动控制系统第2版教学课件作者李华德12课件幻灯片.pptVIP

系统的闭环传递函数为 （12-29） 根据闭环传递函数的特征方程式 （12-30） 利用Routh稳定判据，可得 则系统稳定，其系统开环传递函数伯德图如图12-22所示。 * 图12-22 开环传递函数伯德图 * 若 ，直流伺服电动机为二阶振荡环节，则系统的开环传递函数为 （12-31） 系统的闭环传递函数为 （12-32） * 根据闭环传递函数的特征方程式 （12-33） 当采用P调节器时，伺服系统对负载扰动有静差，若要求对负载扰动无静差，应选用PI调节器，则系统由I型系统变为Ⅱ型系统。 * 利用Routh稳定判据，可求得 系统稳定。 需要指出的是，为了避免在动态过程中过大的电流冲击，应采用电流截止负反馈保护措施，或者选择允许过载倍数较高的直流伺服电动机。还需要知道的是，由于只有一个闭环，因而有最快的动态响应，这是采用单环伺服系统优越之处。 * 本章结束！ * * * 3. 单位恒值负载扰动的影响 伺服系统所承受的各种扰动作用也会影响系统的控制精度。扰动可来自负载、检测装置及其他各种原因。最常见的扰动是负载扰动和从测量装置引入的噪声干扰。这里，仅讨论单位恒值负载扰动的影响。 * * 图12-15 负载扰动输入下的系统结构图 * 设由 引起的稳态误差为e，其拉氏变换为E(s)。 由此可得系统的输出为 （12-19） * （12-20） （12-21） * 式（12-21）表明，恒值负载扰动会使系统产生稳态误差，误差值的大小与负载扰动作用点之前的传递函数的放大倍数成反比。 * 4.稳态误差计算 【例12-1】某自整角机随动系统如图12-16所示。已知K2为13600，K3=27.6密位/V?S。负载扰动引起的电压降为 。设计指标为：位置输入下稳态误差esp≤1密位，当输入轴最高转速为 密位/s，系统的稳态原理误差esv≤2密位，求 * （1）系统的开环放大倍数K。 （2）比例系数Kl的值。 图12-16 伺服系统结构图 * 解：（1）根据要求，伺服电动机的最高转速为 密位/s。稳态原理误差esv≤2密位，则速度品质因数由式（12-13）求得为 ≥ * 由于系统是I型系统，因此系统的开环放大倍数为 （2）I型系统对于给定位置输入信号的稳态原理误差为零，因此，位置输入下的稳态误差应该是检测误差和稳态扰动误差，现根据题设检测误差为零，因此只剩下稳态扰动误差 * 题中扰动来自负载扰动，负载扰动产生的稳态误差根据求稳态扰动误差计算式 可以求得 已经求出 * 因此 所以 * 12.3.2提高伺服系统精度的方法 采用简单比例控制的伺服系统，可以很容易地获得稳定、无超调的位置控制和良好的定位精度。但由于它不可避免地存在稳态跟踪误差，从而对运动轨迹跟随性能产生一定影响。为了解决上述问题，则采用复合控制的办法。 * 在闭环反馈控制的基础上，再引入一个对外部输入信号进行多解微分的前馈补偿，简称为前馈补偿或前馈控制，把前馈控制和反馈控制相结合构成的控制系统称为复合控制系统。 * 复合控制系统的结构图如图12-17所示。 （12-22） 根据该结构图可以写出复合控制闭环系统对给定控制作用的传递函数为 系统对输入的误差传递函数为 （12-23） * 图12-17 复合控制系统结构图 * 式中， 为原系统的开环传递函数。如果系统的稳态原理误差和动态误差都为零，则由式（12-23）可以推导出对给定控制作用的误差恒等于零的条件，即系统对控制输入的不变性条件为 （12-24） * 在这种情况下，系统的误差与给定输入信号无关。前馈补偿信号的引入对提高系统的性能是非常有益的。例如，引入给定输入量的一阶导数前馈信号，可以补偿随动系统在速度输入时的稳态误差；引入给定输入量的二阶导数前馈信号，可以补偿加速度输入时的稳态误差。 * 伺服系统如果不加前馈，即在图12-17中去掉 时的闭环传递函数是 （12-25） * 【例12-2】复合控制伺服系统的动态结构如图12-18所示，要求设计一个前馈补偿环节，求出系统的误差传递函数 ，根据不变性条件求出传递函数 。 * 解：在设计前馈补偿通道时，首先要选定前馈与系统主通道相叠加的位置。本例所选相加点就是负反馈补偿通道的反馈叠加点。由此获得图12-18的结构形式，此时复合控制系统的传递