征根均位于s左半平面,相应的系统是稳定的;否则系统不稳定,且第一列元素符号改变的次数等于该特征方程的正实部根的个数。
5.用误差系数法求解给定作用下的稳态误差。参考P72习题3-13。(计算题)P(60) 系统的稳态误差既与系统的结构参数有关,也与输入有关,设系统的输入的一般表达式为
R?s??A 式中N为输入的阶次 nS令系统的开环传递函数一般表达式为
G?s?H?s??K???i?1?sv??Tj?1?j?1i?1n?vm?n?m?
式中,K为系统的开环增益,即开环传递函数中各因式的常数项为1时的总比例系数;?i、Tj为时间常数 ;v为积分环节的个数,由它表征系统的类型,或称其为系统的无差度。
系统的稳态误差可表示为 essrANS ?lims?s?0K1?vS
表5-1 给定信号作用下系统稳态误差essr
系统型号 阶跃信号输入R?s??R0va0 速度信号输入R?s??0 加速度信号输入 Rs???23sssessr?v0 Kvessr?a0 Ka稳态误差 essr?R0 1?Kp静态位置误差系数Kp 静态速度误差系数Kv 静态加速度误差系数Ka Kp?lim0 s?0K SvKv?lim∞ s?0K Sv?1Ka?lims?0K Sv?2R0 1?Kp0 ∞ Ⅰ v0 Kv0 ∞ Ⅱ 0 a0 Ka稳态误差是衡量系统控制精度的性能指标。稳态误差可分为,由给定信号引起的误差以及由扰动信号引起的误差两种。稳态误差也可以用误差系数来表述。系统的稳态误差主要是由积分环节的个数和开环增益来确定的。为了提高精度等级,可增加积分环节的数目;为了减少有限误差,可增加开环增益。但这样一来都会使系统的稳定性变差。而采用补偿的方法,则可保证稳定性的前提下减小稳态误差。
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第四章
1.幅频特性、相频特性和频率特性的概念。 系统的幅频特性:A(j?)| (?)=|G系统的相频特性:??=?G (j?)系统的频率特性(又称幅相特性):G(j?)=A(?)e典型环节 比例环节 积分环节 传递函数 幅频特性 j?(?)=|G(j?)|ej?G(j?) 斜率特殊点 2.七个典型环节的频率特性(必须掌握)。了解其伯德图的形状。(简答题) 相频特性 dB/dec G?s??K A????K ?????0? ?????-90? 0 -20 L(?)?20lgk 1G?s?? s????A 1? ??1 ,L????0 ??10 ,L?????20dB 微分环节 G?s??s ????? A ?????90? 20 ??1 ,L????0 ??10 ,L????20dB 惯性环节 G?s??1 Ts?1????A 11???T?2 ??????arctan?T -20和0 0和20 0和-40 一阶微分环节 振荡环节 G?s??Ts?1 G?s?? ????1???T? A 2?????arctan?T ????? L(?)?20lgA??? ???? A 1??2??2????1?2???2???????n???n?22??0 ,L????1 ???n ,A????1 2??n22s2?2??ns??n 时滞环节 非最小相位环节 ?2??n????arctan???2??2? ?n???? L????0 G?s??e??s ????1 A ???????? G?s??1 Ts?1????A 11???T?2??T???????arctan?? ??1?比例环节、积分环节、惯性环节、微分环节、一阶微分环节、振荡环节、(时滞环节、)非最小相位环节
3.绘制伯德图的步骤(主要是L(ω)) (1)、将开环传递函数标准化
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(2)、找出各环节的转折频率,且按大小顺序在坐标中标出来。 (3)、过ω=1,L(ω)=20lgk这点,作斜率为-20vdB/dec的低频渐近线。
(4)、从低频渐近线开始,每到某一环节的转折频率处,就根据该环节的特性改变一次渐进线的斜率,从而画出对数幅特性的近似曲线。
(5)、根据系统的开环对数相频特性的表达式,画出对数相频特性的近似曲线。 4.根据伯德图求传递函数:参考P110习题4-4。(分析题)P90
?0?vK
5.奈氏判据的用法:参考P111习题4-6。(分析题)P94
6.相位裕量和幅值裕量的概念、意义及工程中对二者的要求。(填空或判断) 对应于|G?j??H?j??|=1时的频率?c称为穿越频率,或称剪切频率,也截止频率
相位裕量?:G?j??H?j??曲线上,模值为1处对应的矢量与负实周之间的夹角,其算式为:
??c??1??c ?=?(?c)+180? A 幅值裕量Kg:开环频率特性的相角???g???180?时,在对应的频率?g处,开环频率特性的幅值
|G?j?g?H?j?g?|,其算式为:Kg?11?
|G?j?g?H?j?g?|A??g?一般,Kg值越大,说明系统的相对稳定性越好;反之,当Kg<1时,对应的闭环系统不稳定。
7.开环频率特性与时域指标的关系中低频段、中频段、高频段各自影响什么性能? 稳态性能、动态性能、抗干扰能力
注意相位裕量和穿越频率各自影响什么性能?(填空或判断)
相位裕量:?一般相对裕量越大,系统的相对稳定性越好。在工程中,通常要求?在30?到60?之间
穿越频率:?c来反映系统的快速性
第五章
1.常用的校正方案有什么?(填空) 串联矫正和反馈校正 2.PID控制:
(1)时域表达式P122式5-18
tu?t??KPe?t??K1?e???d??KD0de?t? dt (2)P、PI、PD、PID控制各自的优缺点?(简答题)
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