运动控制系统4.ppt

O 系统校正的对数频率特性 校正后的系统特性 校正前的系统特性 从图上可以看出，校正后系统的稳定性指标 ? 和GM都已变成较大的正值，有足够的稳定裕度，而截止频率从 ?c1 = 208.9 s–1降到 ?c2 = 30 s–1 ，快速性被压低了许多，显然这是一个偏于稳定的方案。 由图1-40的原始系统对数幅频和相频特性可知 因此 代入已知数据，得 取Kpi? = T1 = 0.049s，为了使?c2 1/ T2 =38 s–1 ， 取 ?c2 = 30 s–1 ， 在特性①上查得相应的 L1 = 31.5dB， 因而 L1 = –31.5dB。 （3）调节器参数计算 从图1-42中特性②可以看出 所以 已知 Kp = 21 因此 而且 于是，PI调节器的传递函数为 最后，选择PI调节器的参数。已知 R0=40k?，则 取 R1= 22k? 返回目录 2. PI输入输出关系 按照运算放大器的输入输出关系，可得 (2-55) 式中 — PI调节器比例部分的放大系数； — PI调节器的积分时间常数。 由此可见，PI调节器的输出电压由比例和积分两部分相加而成。 3. PI调节器的传递函数 当初始条件为零时，取式（2-55）两侧的拉氏变换，移项后，得PI调节器的传递函数。 (2-56) 令 ，则传递函数也可以写成如下形式 (2-57) 注意： 式（ 2-57）表明，PI调节器也可以用一个积分环节和一个比例微分环节来表示， ?1 是微分项中的超前时间常数，它和积分时间常数? 的物理意义是不同的。 4. PI调节器输出时间特性 Uex Uin Uexm t Uin Uex O KpUin a) PI调节器输出特性曲线 O t O t Uc Uc ?Un 1 2 1+2 b) PI调节器输出动态过程 图2-29 PI调节器输出特性曲线 阶跃输入情况 在零初始状态和阶跃输入下，PI调节器输出电压的时间特性示于图2-29，从这个特性上可以看出比例积分作用的物理意义。 突加输入信号时，由于电容C1两端电压不能突变，相当于两端瞬间短路，在运算放大器反馈回路中只剩下电阻R1，电路等效于一个放大系数为 Kpi 的比例调节器，在输出端立即呈现电压 Kpi Uin ，实现快速控制，发挥了比例控制的长处。 此后，随着电容C1被充电，输出电压Uex 开始积分，其数值不断增长，直到稳态。稳态时， C1两端电压等于Uex，R1已不起作用，又和积分调节器一样了，这时又能发挥积分控制的优点，实现了稳态无静差。 因此，PI调节器输出是由比例和积分两部分相加而成的。 一般输入情况 图2-30绘出了比例积分调节器的输入和输出动态过程。假设输入偏差电压?Un的波形如图所示，则输出波形中比例部分①和 ?Un 成正比，积分部分②是 ?Un 的积分曲线，而PI调节器的输出电压 Uc 是这两部分之和①+②。可见， Uc既具有快速响应性能，又足以消除调速系统的静差。除此以外，比例积分调节器还是提高系统稳定性的校正装置，因此，它在调速系统和其他控制系统中获得了广泛的应用。 分析结果 由此可见，比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，又克服了各自的缺点，扬长避短，互相补充。比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。 对于稳定系统，稳态误差是衡量系统稳态性能的指标，它根据对典型信号的控制误差来表征系统控制的准确度和抑制干扰的能力 2.3.4 直流调速系统的稳态误差分析 图2-31 直流调速系统的动态结构框图 n(s) U*n (s) IdL (s) Uct (s) Un (s) + - Ks Tss+1 ASR 1/Ce TmTl s2+Tms+1 ? + - R (Tl s+1) Ud0 (s) 2.5.2 带电流截止的无静差直流调速系统 系统组成 工作原理 稳态结构与静特性 参数计算 1. 系统组成