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文件名称:自动控制原理课件_286-380.pptx
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更新时间:2025-06-01
总字数:约1.37万字
文档摘要

比较以上两次计算的结果可以看出,

·若要消除系统的给定稳态误差,在系统前向通道中串联的积分

环节都起作用。

·若要消除系统的扰动稳态误差,在系统前向通道中只有扰动输入

作用点之前的积分环节才起作用。

若要消除由给定输入和扰动输入同时作用于系统所产生的稳态误差,

则串联的积分环节应集中在前向通道中扰动输入作用点之前。

对于非单位反馈系统,当H(s)为常数时,以上有关结论同样适用。

前面定义了相对于给定输入的无差度,同样也可以定义相对于扰动

输入的无差度。

当系统的G?(S)中含有V?个串联的积分环节时称系统相对于扰动输入是V?阶无差系统,而v?称为系统相对于扰动输入的无差度。对本例中的前一种情况,系统对扰动输入的无差度为0,而后一种情况,系统对扰动的无差度是1。谈及系统的无差度时,应指明是对哪一种输入作用而言,否则,可能会得出错误的结论。

286

3.5.4减小或消除稳态误差的方法

前面分析表明,为了减小系统的稳态误差,可以增加开环传

递函数中的串联积分环节的数目或提高系统的开环放大系数。但是,串联的积分环节一般不超过2,而开环放大系数也不能任意增大,否则系统将可能不稳定,为了进一步减小系统稳态误差,可以采用加前馈控制的复合控制方法,即从给定输入或扰动输入处引出一个前馈控制量,加到系统中去,通过适当选择补偿装置和作用点,就可以达到减小或消除稳态误差的目的。

在图示系统中,为了消除由r(t)引起的稳态误差,可在原反馈

控制的基础上,从给定输入处引出前馈量经补偿装置G(s)对系统进行开环控制。

此时系统误差信号的拉氏变换式为

E(s)=R(s)-G?(s)[G?(s)E(s)+G(s)R(s)]

G.(s)

R(s)E(s)

G?(s)G?(s)

C(s)

如果选择补偿装置的传递函数为

则系统的给定稳态误差为零。

按给定输入补偿的复合控制

整理得

288

在图示系统中,为了消除由n(t)引起的稳态误差,可在原反馈控制的基

础上,从扰动输入引出前馈量经补偿装置G。(s加到系统中,

若设r(t)=0,则系统的输出C(s)就是系统的误差信号。系统输

出的拉氏变换式为

C(s)=G?(s)[N(s)-G?(s)G.(s)N(s)-G?(s)C(s)]

整理得

R(s)E(S)

如果选择补偿装置的传递函数为

可使输出不受扰动n(t)的影响,故系统的扰动稳态误差为零。

G(s)

G?(s)

A

N(s)

G?(s)

按扰动输入补偿的复合控制

C(S)

289

从结构上看,当满足

时,扰动信号经两条通道

到达A点,两个分支信号正好大小相等,符号相反,因而实现了对扰

动的全补偿。

前馈控制加入前后,系统的特征方程保持不变,因此,系统的稳定性不会发生变化。

290

例3.13控制系统如图所示

(1)计算扰动n(t)=t引起的稳态误差;

(2)选择合适的K值,使系统在输入r(t)=1t作用下无稳态误差。

N(s)

K

E(s)

K?

K?

s(Ts+1)

K

2

S

K?

C(s)

R(s)

291

要使系统在r(t)=t作用下稳态误差为0,系统应为2型系统

等效单位反馈系统的开环传递函数

(2)闭环传递函数

K?K?-K.K?=0,

解(1)

292

作业

P72.3-15

p73.3-18

293

第四章频率特性法

频率特性的概念

典型环节频率特性

绘制频率特性图

奈氏稳定判据

相对稳定性

频域响应分析

294

4.1频率特性的概念

※数学本质

定义网络系统的幅频特性A(の)=1/√1+w2T2,相频特性φ(w)=-arctgwT

=Asinot,则

频率特性:

稳态分量

295

扩展为一般系统

其中R(t)=Asinwt

系统输出的稳态分量为c(t)w=be?1+be10

反拉氏变换得

c(t)=be-i①t+be1①t

十a?e31+…+a

Snt

e

n

296

G(jw)和G(一jw)为复数,可用复数的模和相角的形式表示为

G(jw)=|G(jの)ei中(①)其中

G(-jの)=|G(-jo|e?()=|G(jw|e?(◎)

其中

297

淼注意:

|G(jw)反应了系统在不同频率的正弦输入信号作用下,

稳态输出的幅值和输入信号幅值之比。

∠G(jw)反应了系统在不同频率的正弦输入信号作用下,

输出信号相对于输入信号的相位位移。

G(jの)称为幅频特性

称为相频特性

通称为系统的频率特性

它们都是の的函数

298

Asino,t

t

r(t)

A,sinw?f

0

cg(t)=