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1、自动控制原理自动控制原理自动控制原理自动控制原理西北工业大学自动化学院西北工业大学自动化学院 自自 动动 控控 制制 原原 理理 教教 学学 组组本次课程作业本次课程作业(22)5 13,14,15,16联系并准备实验联系并准备实验 5 5自动控制原理自动控制原理自动控制原理自动控制原理(第(第 22讲)讲)5 5.线性系统的频域分析与校正线性系统的频域分析与校正 5.1 5.1 频率特性的基本概念频率特性的基本概念 5.2 5.2 幅相频率特性(幅相频率特性(NyquistNyquist图)图)5.3 5.3 对数频率特性(对数频率特性(BodeBode图)图)5.4 5.4 频域稳定判据频
2、域稳定判据 5.5 5.5 稳定裕度稳定裕度 5.6 5.6 利用开环频率特性分析系统的性能利用开环频率特性分析系统的性能 5.7 5.7 闭环频率特性曲线的绘制闭环频率特性曲线的绘制 5.8 5.8 利用闭环频率特性分析系统的性能利用闭环频率特性分析系统的性能 5.9 5.9 频率法串联校正频率法串联校正 自动控制原理自动控制原理(第(第 22 讲)讲)5.4 5.4 频域稳定判据频域稳定判据 5.4 5.4 频域稳定判据频域稳定判据5.4 5.4 频域稳定判据频域稳定判据 系统稳定的充要条件系统稳定的充要条件 全部闭环极点均具有负的实部全部闭环极点均具有负的实部由由闭环特征多项式系数(不解
3、根)判定系统稳定性闭环特征多项式系数(不解根)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稳定性及性不能用于研究如何调整系统结构参数来改善系统稳定性及性能的问题能的问题代数稳定判据代数稳定判据 Ruoth判据判据 由开环频率特性直接判定闭环系统的稳定性由开环频率特性直接判定闭环系统的稳定性 可研究如何调整系统结构参数改善系统稳定性及性能问题可研究如何调整系统结构参数改善系统稳定性及性能问题频域稳定判据频域稳定判据 Nyquist 判判据据 对数稳定判据对数稳定判据 5.4.1 5.4.1 奈奎斯特稳定判据奈奎斯特稳定判据 (1)解释解释说明说明5.4.1 5.4.1 奈奎斯特稳定判
4、据奈奎斯特稳定判据 设设不稳定不稳定不稳定不稳定系统结构图如图所示系统结构图如图所示设设5.4.1 5.4.1 奈奎斯特稳定判据奈奎斯特稳定判据 (2)F(s)的特点的特点构造辅助函数构造辅助函数 F(s)F(s)的的极点极点 pi:开环极点开环极点零点零点 l li:闭环极点闭环极点个数相同个数相同5.4.1 5.4.1 奈奎斯特稳定判据奈奎斯特稳定判据 (3)设设F(s)在右半在右半s平面有平面有R:s 绕奈氏路径一周时,绕奈氏路径一周时,F(jw w)包围包围F平面平面(0,j0)点的圈数点的圈数P个极点个极点 (开环极点开环极点)Z个零点个零点 (闭环极点闭环极点)Z=2P=1s 绕奈
5、氏路径转过一周,绕奈氏路径转过一周,N:开环幅相曲线开环幅相曲线GH(jw w)包围包围G平面平面(-1,j0)点的圈数点的圈数F(jw w)绕绕F平面原点转过的角度平面原点转过的角度j jF(w(w)为为5.4.2 5.4.2 奈氏判据的应用奈氏判据的应用 (2)例例2 2 已知单位反馈系统开环传递函数已知单位反馈系统开环传递函数,分析系统稳定性分析系统稳定性。解解 依题有依题有(稳定稳定)(不稳定不稳定)5.4.2 5.4.2 奈氏判据的应用奈氏判据的应用 (1)例例1 1 已知单位反馈系统开环传递函数已知单位反馈系统开环传递函数,分析系统稳定性分析系统稳定性。解解 依题有依题有(不稳定不
6、稳定)(稳定稳定)5.4.2 5.4.2 奈氏判据的应用奈氏判据的应用 (3)例例3 3 已知单位反馈系统开环传递函数已知单位反馈系统开环传递函数,分析系统稳定性分析系统稳定性。解解 依题有依题有(稳定稳定)(不稳定不稳定)5.4.2 5.4.2 奈氏判据的应用奈氏判据的应用 (4)例例4 4 已知单位反馈系统开环传递函数已知单位反馈系统开环传递函数,分析系统稳定性分析系统稳定性。解解 依题有依题有(稳定稳定)(不稳定不稳定)5.4.3 5.4.3 对数稳定判据对数稳定判据 (1)例例5 5 已知单位反馈系统开环传递函数已知单位反馈系统开环传递函数,分析系统稳定性分析系统稳定性。(稳定稳定)(
7、不稳定不稳定)对数稳定判据对数稳定判据5.4.3 5.4.3 对数稳定判据对数稳定判据 (2)例例6 6 已知单位反馈系统开环传递函数已知单位反馈系统开环传递函数,分析系统稳定性分析系统稳定性。(不稳定不稳定)(稳定稳定)(不稳定不稳定)5.4.3 5.4.3 对数稳定判据对数稳定判据 (3)例例7 7 已知单位反馈系统开环传递函数已知单位反馈系统开环传递函数,分析系统稳定性分析系统稳定性。(不稳定不稳定)(稳定稳定)(不稳定不稳定)5.4.3 5.4.3 对数稳定判据对数稳定判据 (6)注意问题注意问题闭环系统不稳定闭环系统不稳定闭环系统稳定闭环系统稳定有有误!误!2.N 2.N 的最小单位为二分之一的最小单位为二分之一1.1.当当ss平面虚轴上有开环极点时,奈氏路径要从其右边平面虚轴上有开环极点时,奈氏路径要从其右边2.2.绕出半径为无穷小的圆弧;绕出半径为无穷小的圆弧;GG平面对应要补充大圆平面对应要补充大圆弧弧3.3.闭环系统超稳定闭环系统超稳定?本次课程作业本次课程作业(22)5 13,14,15,16联系并准备实验联系并准备实验 5 5自动控制原理自动控制原理
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