西北工业大学自动控制原理课件-23.ppt

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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(23)5 20(用坐标纸用坐标纸),21,22 5 23,24(选做选做)自动控制原理自动控制原理5.3.4 5.3.4 最小相角系统和非最小相角系统最小相角系统和非最小相角系统（1 1）例例8 8 开环系统开环系统Bode图如图所示，图如图所示，求求 G(s)。解解 依题有依题有求求K:5.3.4 5.3.4 最小相角系统和非最小相角系统最小相角系统和非最小相角系统（2 2）5.3.4 5.3.4 最小相角系统和非最小相角

2、系统最小相角系统和非最小相角系统（3 3）非最小相角系统非最小相角系统 在右半在右半s s平面存在开环零、极点或带纯延时环节的系统平面存在开环零、极点或带纯延时环节的系统 非最小相角系统未必不稳定非最小相角系统未必不稳定非最小相角系统由非最小相角系统由L(w w)不能唯一确定不能唯一确定G(s)最小相角系统由最小相角系统由L(w w)可以唯一确定可以唯一确定G(s)非最小相角系统相角变化的绝对值一般非最小相角系统相角变化的绝对值一般 比最小相角系统的大比最小相角系统的大 非最小相角系统未必一定要画非最小相角系统未必一定要画0 根轨迹根轨迹课程回顾课程回顾闭环系统不稳定闭环系统不稳定闭环系统稳定

3、闭环系统稳定有有误！误！注意问题注意问题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 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弧平面对应要补充大圆弧Z:在右半在右半s平面中的闭环极点个数平面中的闭环极点个数P:在右半在右半s平面中的开环极点个数平面中的开环极点个数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)点的圈数点的圈数奈奎斯特稳定判据奈奎斯特稳定判据5.4.3 5.4.3 对数稳定判据对数稳定判据 (4)例例2 25.

4、4.3 5.4.3 对数稳定判据对数稳定判据 (5)例例3 3 自动控制原理自动控制原理（第（第 23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

5、 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 5.5 5.5 稳定裕度稳定裕度 5.5.15.5.1 稳定裕度的定义稳定裕度的定义 5.5.25.5.2 稳定裕度的计算稳定裕度的计算 （第（第 23 讲）讲）5.55.5 稳定裕度稳定裕度 (1)时时域（域（t t）系统动态性能系统动态性能稳定边界稳定边界 稳定程度稳定程度频域（频域（w w）稳定程度稳定程度虚轴虚轴阻尼比阻尼比 x x到到(-1,j0)(-1,j0)的距离的距离(-1,j0)(-1,j0)稳定裕度稳定裕度(开环频率指标开环频率指标)5.5

6、 5.5 稳定裕度稳定裕度 (2)5.5.15.5.1 稳定裕度的定义稳定裕度的定义的的几何意义几何意义截止频率截止频率相角裕度相角裕度相角交界频率相角交界频率幅值裕度幅值裕度的的物理意义物理意义系统在系统在 方面的稳定储备量方面的稳定储备量幅值幅值相角相角一般要求一般要求5.5 5.5 稳定裕度稳定裕度 (3)5.5.25.5.2 稳定裕度的计算稳定裕度的计算解法解法I：由幅相曲线求由幅相曲线求例例4 4，求，求(1)(1)令令试根得试根得5.5 5.5 稳定裕度稳定裕度 (4)(2.1)(2.1)令令可得可得5.5 5.5 稳定裕度稳定裕度 (5)(2.2)(2.2)将将G(jw w)分解

7、为实部、虚部形式分解为实部、虚部形式令令得得代入实部代入实部5.5 5.5 稳定裕度稳定裕度 (6)由由L(w w):得得解法解法II：由：由BodeBode图求图求5.5 5.5 稳定裕度稳定裕度 (7)例例5 5，求，求解解.作作L(w w)求求法法I:法法II:5.5 5.5 稳定裕度稳定裕度 (8)求求w wg g整理得整理得解出解出课程小结课程小结稳定裕度的稳定裕度的概念概念(开环频率指标开环频率指标)稳定裕度的稳定裕度的定义定义稳定裕度稳定裕度计算方法计算方法的的几何意义几何意义截止频率截止频率相角裕度相角裕度相角交界频率相角交界频率幅值裕度幅值裕度的的物理意义物理意义稳定裕度的稳定裕度的意义意义本次课程作业本次课程作业(23)5 20(用坐标纸用坐标纸),21,22 5 23,24(选做选做)自动控制原理自动控制原理