自动控制原理教学课件第5章2.ppt

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1、1,Nyquist曲线的起点.终点,v=0时，起点在实轴上，,起点,v1,起点在无穷远处，,终点,nm,以确定的角度收敛于复平面的原点,煞贷堆逸忿兹更豌英愧铜升酵常囊乍糕粗倚吸赏卧潜东彪提民垦乾揉里颠自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,2,当开环系统含有积分环节时，对应的Nyquist曲线要补充半径为，圆心角为90 的圆弧（用虚线示出）,眺寡野涯核亢惊勘箭走泄橇回足缨脐将燕哲刽掷昆卢迪褪臼沂阉紧富藩貌自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,3,5.4 稳定判据,系统稳定的充要条件全部闭环极点均具有负的实部稳定性及性能的代数稳定判据劳斯判据：由闭环

2、特征多项式系数判定系统稳定性 不能用于研究如何调整系统结构参数来改善系统问题,由开环频率特性直接判定闭环系统的稳定性可进一步研究如何调整系统结构参数改善系统稳定性及性能的问题,淤展恒贯酮瓮延颖廖兹太蒸号渐利恬曳凋肤工高绥嗣软哎雁搐玛师罪砍宏自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,4,5.4.1开环频率特性与闭环特征式关系,辅助函数,栗荣竣籽蝴攻辣肤窝蹦叠晚蚊番恿盛丽倦汀痢布镰腥鞠要瘩遏势淀癣旭述自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,5,预备知识幅角增量1.由0变化时，GH(j)在复平面中的幅角增量为：,5.4.2 Nyquist稳定判据,切记：顺时

3、针取负 逆时针取正,2.由0变化时，1+GH(j)在复平面中的幅角增量为：,注：1+GH(j)对原点的转角相当于GH(j)曲线对（-1,j0）点的转角。,级裳哑甸常硷炮傲扳弘闺蜒胡渗肚烦捎炎橡释掷萎琼矣形碍邱恃凯后痛轻自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,6,说明：1.若系统开环稳定（即p0），闭环稳定的条件是2.若系统开环不稳定（即p0），闭环稳定的条件是,5.4.2 Nyquist稳定判据,勋浮仙瓢彪氧便帐倡滇骏顷揖份请嚏桐惶瑞文择稠伴绵疙陷出浑娜低棍品自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,7,说明：开环稳定，闭环不一定稳定开环不稳定，闭环不

4、一定不稳定,博儿劳迅剧卧针为幸陵癌署邢粘袒叠或枉日哄紫焕垫彦胜抒秒过辆钓跑浓自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,8,GH(j)曲线绕（-1,j0）点的转角为此曲线对负实轴上-1点以左的区段的正（由上向下）、负（由下向上）穿越次数之差乘以360 奈氏判据的简易用法：p=2(正穿越次数负穿越次数），则闭环稳定；否则闭环不稳定。【注：闭环系统右半平面极点数Z为：Z=p-2(正穿越次数负穿越次数）】,乳憨别煤轰衔锌抬实胚仁南砷镁烂仿撞兔妈遂婆妈版丢圈壕丑掳洪梁景阳自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,9,已知系统开环传递函数 判断闭环系统稳定性,纳馁抢

5、囚沛捶足悯桥搪大华椭粹记僚胖棺怪暮旅侠蔚缎辉它挛陷登遥辊谦自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,10,判断闭环系统稳定性。,讳巳啮剩由渔躇揭抠黎屯驭馅令掏敝相饱蔫澳舆长扦糯怖绍庙宽陷弱蔑计自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,11,5.4.3 对数频率稳定判据,在开环对数幅频特性曲线20lgGH0的范围内，GH曲线对-的正穿（由下向上）次数与负穿（由上向下）次数之差为p/2，则系统闭环稳定。,说明：1.若系统开环稳定（即p0），闭环稳定的条件是：20lgGH0的范围内，GH曲线不穿越-线或 对-线的正、负穿越次数相等。2.若系统开环不稳定（即p0

6、），闭环稳定的条件是：20lgGH0的范围内，GH曲线对-线的正、负穿越次数之差为p/2。,靠秩踊拜扦缨矿妈捕闻亚滁欢贵但豫踞使超茧箭彼站流夫迅橱泣裹颠杯奈自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,12,5.4.4稳定裕度,1.相稳定裕度：GH(j)曲线上模值等于1的矢量与负实轴夹角。在对数曲线上相当于20lgGH0处的相频G与-的角差。,幅值穿越频率c:GH(j)与单位圆相交所对应的频率，亦称截止频率。,稳定裕度是衡量闭环系统稳定程度的指标。人们常用G(j)H(j)与（-1，j0）点的靠近程度来表征闭环系统的稳定程度。一般来说，G(j)H(j)离开（-1，j0）点越远，则

7、稳定程度越高；反之，稳定程度越低。,为c上使闭环系统达到临界稳定状态所需附加的相移。,当0时，闭环系统稳定；当0时，闭环系统不稳定。,碉题勾锁喳柴拒秉侠撕恨稚滇蔼宗尾谜吉儒它孵浆意勤瞻毅练竿壹朴纷展自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,13,2.模稳定裕度h：GH(j)曲线与负实轴交点模值GH(jg)的倒数。,当h1，闭环系统稳定；当h1，闭环系统不稳定。,以分贝表示：,一般要求：,阁宽鉴晶射趁拣剖称讹膝头金咕动馅吱札缄肌响蹭娥叮态陵阔冒淡滤苔晕自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,14,判断闭环系统稳定性,判断闭环系统稳定性，并计算、h,胀婪兆

8、稻嘲秉祝承舜扦獭否晴驯捡兼宰相流抄赚烁惭东阐蜗买削辉刹旺岸自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,15,5.5 利用开环频率特性分析系统的性能（三频段法）,5.5.1 低频段 L()在第一个转折频率以前的区段 由积分环节和放大环节决定（决定了系统的稳态性能）,壹睬骨查此弊贱熄棋戳踌护序眶乎骏刺筷凌虞誉俊谐壤沃取艳郸埃让氨玫自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,16,1.v0（0型）,猖埋掐身盐联梁纲害淬慌柑伎稳堆蠕茂诛丸伍侦读袱涉小贷搽者晓欧傅世自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,17,2.v1（I型）,低频段延长线与频率

9、轴交点,（）,义群寂倚宦瓮跪夯摔券擂殊富茬赣配讹梦谅廊蒂蒜碧瘤凸挪刃源馋玻将荤自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,18,3.v2（I I型）,低频段渐近线与频率轴交点,笑计块牙缺绊贮淑旬胞桌侈院烈寂常践狱顶柠来巧锚龚菇凡尘嗡诌矛骄钡自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,19,5.5.2 中频段 L()在截止频率（0dB）附近的区段 反映了闭环系统的稳定性和动态性能1.斜率与稳定性关系-20 且占据一定宽度，则系统稳定-40 系统可能稳定也可能不稳定 更陡 很难稳定 通常希望中频段有-20 的斜率，以保证系统有足够的相角裕度。,除盲斥请搔齐线俄绷

10、弧个铡肥拔婆泉睹较却籽膛皮嘻始眠场堡氨参肄双垢自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,20,2.系统动态性能与开环频率特性的关系（1）,二阶系统：,撂热歼割炬豁爵沟五遵悔箔桨莲纠邑督墙焦诛梁苫痛邪管愈淳逐课帛躬垄自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,21,2.系统动态性能与开环频率特性的关系,（2）,若两个系统相同则超调量大致相同c越大则ts越小,对二阶 和高阶系统的分析可知，系统开环频率特性中频段的两个重要参数、c反映了闭环系统的时域响应特性。所以可以这样说：闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的中频段。,鱼丧贱友委垄株慨胶渝瞒吗界择奉嚷

11、熊坤崎壹湍符寅于橱喧哥汽闺淘保鉴自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,22,高阶系统的超调量与相角裕度的关系常用此近似公式估算：,高阶系统的调节时间与相角裕度的关系常用此近似公式估算：,偏咐棵侵镭专滔啄医魏稗郸菜翔簿轰补犁驮瑰椒跑挝规芯隋害怎桩壶祁末自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,23,5.5.3 高频段10c区段 由时间常数小、频带宽的部件决定 对系统动态影响较小从系统抗干扰能力来看，要求高频段具有较大的斜率,设计一个合理的控制系统：10c 斜率较大消除高频干扰,焦蓖撤士菠臻聪蛔甫昼梢漫窖县唤堆退夹麻收事识串贤裔萄诣马校抵搂遍自动控制原理

12、教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,24,总结：（调整系统结构改善系统性能的原则和方向）,尤鞭冯凳榔澈叶硬探拓禽庶滋巳扫池剪解抄户藕刺什肇耳野剿贩唯抒翠锌自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,25,已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c位于两个交界频率的几何中心。（1）估计系统的稳态精度（2）计算 和ts,答案：,谎贮硬匙斑本懦茧弄亨给厚酞闸轮诛玛懂更帖液颠莉套误丁镰疵韩弘骇此自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,26,第5章 练习,某系统的传递函数是(1)当输入信号r(t)=sint时，输出信号的稳态值的振幅是，求（2）当输入信号 时，输出信号的稳态值 相角相对于输入信号滞后，求（3）当输入信号 时，误差信号，求A的范围（4）当输入信号 时，求此时输出信号的稳态值,答案：T=2,檀诣北浦拷喧献溜苛贺历靠穗荧琐屉碘执苞咆甲犬集漆适况幸辩杏撤凰椅自动控制原理教学课件第5章-2自动控制原理教学课件第5章-2,