自動(dòng)控制原理經(jīng)典自動(dòng)控制原理-課件

說(shuō)明1

自動(dòng)控制原理的電子版內(nèi)容以胡壽松教授主編的第五版“自動(dòng)控制原理”為基礎(chǔ),以PowerPoint2000和MATLAB6.5為工具，以幫助教師更好地講好自控?本課件大部分內(nèi)容都是以點(diǎn)擊鼠標(biāo)的方式分步出現(xiàn)的，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“定位”，然后再點(diǎn)擊“幻燈片漫游”，可進(jìn)入各章節(jié)學(xué)習(xí)。使用者在使用前應(yīng)先看看各章說(shuō)明，即可理解其含意。1ppt課件課件3~6為第一章的內(nèi)容。制作目的是節(jié)省畫圖時(shí)間，便于教師講解。課件6要強(qiáng)調(diào)串聯(lián)并聯(lián)反饋的特征，在此之前要交待相鄰綜合點(diǎn)與相鄰引出點(diǎn)的等效變換。課件7中的省略號(hào)部分是反過(guò)來(lái)說(shuō)，如‘合并的綜合點(diǎn)可以分開(kāi)’等。最后一條特別要講清楚，這是最容易出錯(cuò)的地方！課件10先要講清H1和H3的雙重作用，再講分解就很自然了。課件11?12?13是直接在結(jié)構(gòu)圖上應(yīng)用梅遜公式，制作者認(rèn)為沒(méi)必要將結(jié)構(gòu)圖變?yōu)樾盘?hào)流圖后再用梅遜公式求傳遞函數(shù)。說(shuō)明22ppt課件說(shuō)明3課件17~30為第三章的內(nèi)容。課件17~19中的誤差帶均取為穩(wěn)態(tài)值的5%，有超調(diào)的階躍響應(yīng)曲線的上升時(shí)間為第一次到達(dá)穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間。課件20要講清T的求法，T與性能指標(biāo)的關(guān)系。課件21要說(shuō)明這是無(wú)零點(diǎn)的二階系統(tǒng)。課件22要交待Φ(s)的分母s2項(xiàng)的系數(shù)，且分子分母常數(shù)項(xiàng)相等。課件28小結(jié)中的3個(gè)問(wèn)題答案：1?系統(tǒng)穩(wěn)定且；2?非單位反饋輸出端定義的誤差可通過(guò)等效變換后使用；3

?系統(tǒng)穩(wěn)定。3ppt課件說(shuō)明4課件32~42為第四章的內(nèi)容。課件32中的‘注意’應(yīng)在觀看‘rltool’后講解。若不演示‘rltool’也可以。課件33結(jié)論1和2與書中的相同，結(jié)論3分為n>m，n=m，n<m這3種情況介紹，其中n為開(kāi)環(huán)極點(diǎn)數(shù)，m為開(kāi)環(huán)零點(diǎn)數(shù)。課件34根軌跡出現(xiàn)后，先介紹圖上方的C(s)=6實(shí)際是K*=6,圖中的3個(gè)小方塊為K*=6所對(duì)應(yīng)的3個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)，然后驗(yàn)證模值條件和相角條件。課件35要強(qiáng)調(diào)是1+，不能是1-，分子分母中的因子s的系數(shù)為1，不能為-1，K*不能為負(fù)。課件41先回顧180o根軌跡的模值方程和相角方程，然后再介紹零度根軌跡的模值方程和相角方程。4ppt課件說(shuō)明5課件44~63為第五章內(nèi)容課件44要說(shuō)明幾個(gè)問(wèn)題：1.給一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)輸入一個(gè)正弦，其穩(wěn)態(tài)輸出才是正弦，幅值改變相角改變；2.不穩(wěn)定的系統(tǒng)輸出震蕩發(fā)散，該振蕩頻率與輸入正弦的頻率有無(wú)關(guān)系？3.不穩(wěn)定的系統(tǒng)輸入改為階躍時(shí)，其輸出曲線類似，此時(shí)用運(yùn)動(dòng)模態(tài)來(lái)解釋。課件45中的省略號(hào)內(nèi)容為：輸入初始角不為零時(shí)如何處理，輸入為余弦時(shí)沒(méi)必要改為正弦。課件57種的幾點(diǎn)說(shuō)明內(nèi)容為：1.增加k值曲線上下平移，2.取不同的值時(shí)，修正值不同，詳細(xì)情況參考課件57。5ppt課件第一章

自動(dòng)控制的一般概念

1-1自動(dòng)控制的基本原理與方式1-2自動(dòng)控制系統(tǒng)示例1-3自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1-4對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求

6ppt課件飛機(jī)示意圖給定電位器反饋電位器7ppt課件給定裝置放大器舵機(jī)飛機(jī)

反饋電位器

垂直陀螺儀θ0θc擾動(dòng)俯仰角控制系統(tǒng)方塊圖飛機(jī)方塊圖8ppt課件液位控制系統(tǒng)控制器減速器電動(dòng)機(jī)電位器浮子用水開(kāi)關(guān)Q2Q1cifSM9ppt課件第二章

控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

2-1時(shí)域數(shù)學(xué)模型2-2復(fù)域數(shù)學(xué)模型2-3結(jié)構(gòu)圖與信號(hào)流圖

10ppt課件結(jié)構(gòu)圖三種基本形式G1G2G2G1G1G2G1G2G1G2G1G1G21+串聯(lián)并聯(lián)反饋11ppt課件2相鄰綜合點(diǎn)可互換位置、可合并…結(jié)構(gòu)圖等效變換方法1三種典型結(jié)構(gòu)可直接用公式3相鄰引出點(diǎn)可互換位置、可合并…

注意事項(xiàng)：1不是典型結(jié)構(gòu)不可直接用公式2引出點(diǎn)綜合點(diǎn)相鄰，不可互換位置12ppt課件引出點(diǎn)移動(dòng)G1G2G3G4H3H2H1abG1G2G3G4H3H2H1G41請(qǐng)你寫出結(jié)果,行嗎？13ppt課件G2H1G1G3綜合點(diǎn)移動(dòng)G1G2G3H1錯(cuò)！G2無(wú)用功向同類移動(dòng)G114ppt課件G1G4H3G2G3H1作用分解H1H3G1G4G2G3H3H115ppt課件Pk—從R(s)到C(s)的第k條前向通路傳遞函數(shù)梅遜公式介紹R-CC(s)R(s)=∑Pk△k△:△稱為系統(tǒng)特征式△=其中:—所有單獨(dú)回路增益之和∑La∑LbLc—所有兩兩互不接觸回路增益乘積之和∑LdLeLf—所有三個(gè)互不接觸回路增益乘積之和△k稱為第k條前向通路的余子式△k求法:去掉第k條前向通路后所求的△-∑La+∑LbLc-∑LdLeLf+…1△k=1-∑LA+∑LBLC-∑LDLELF+…16ppt課件R(s)C(s)L1=–G1H1L2=–G3H3L3=–G1G2G3H3H1L4=–G4G3L5=–G1G2G3L1L2=(–G1H1)(–G3H3)=G1G3H1H3L1L4=(–G1H1)(–G4G3)=G1G3G4H1

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)H3(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)G4(s)G3(s)梅遜公式例R-C

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G4(s)

H1(s)H3(s)

G1(s)

G2(s)

G3(s)P2=G4G3P1=G1G2G3△1=1△2=1+G1H1C(s)R(s)=?請(qǐng)你寫出答案，行嗎？17ppt課件G1(s)G3(s)H1(s)G2(s)H3(s)H2(s)R(s)C(s)N(s)E(S)G1(s)G3(s)H1(s)G2(s)H3(s)H2(s)R(s)C(s)N(s)E(S)P1=1△1=1+G2H2P1△1=?E(s)=1+G2H2+G1G2H3-G1H1G2

H2-G1H1(–G2H3)R(s)[

]

N(s)(1+G2H2)(-G3G2H3)++R(s)E(S)G1(s)G3(s)H1(s)G2(s)H3(s)H2(s)C(s)N(s)R(s)E(S)G3(s)G2(s)H3(s)E(S)R(s)G1(s)H1(s)H2(s)C(s)P2=-G3G2H3△2=1P2△2=?梅遜公式求E(s)P1=–G2H3△1=1N(s)G1(s)H1(s)H2(s)C(s)G3(s)G2(s)H3(s)R(s)E(S)18ppt課件四個(gè)單獨(dú)回路，兩個(gè)回路互不接觸e1abcdfghC(s)R(s)C(s)R(s)=1––––++前向通路兩條信號(hào)流圖afbgchefhgahfced(1g)–bdabc19ppt課件第三章

線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法

3-1時(shí)域性能指標(biāo)3-2一階系統(tǒng)時(shí)域分析3-3二階系統(tǒng)時(shí)域分析3-4穩(wěn)定性分析3-6穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算

20ppt課件h(t)t時(shí)間tr上升峰值時(shí)間tpAB超調(diào)量σ%=AB100%動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)定義1h(t)t調(diào)節(jié)時(shí)間tsh(t)t時(shí)間tr上升峰值時(shí)間tpAB超調(diào)量σ%=AB100%調(diào)節(jié)時(shí)間ts21ppt課件h(t)t上升時(shí)間tr調(diào)節(jié)時(shí)間ts動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)定義222ppt課件h(t)tAB動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)定義3trtptsσ%=BA100%23ppt課件一階系統(tǒng)時(shí)域分析無(wú)零點(diǎn)的一階系統(tǒng)Φ(s)=Ts+1k,T時(shí)間常數(shù)(畫圖時(shí)取k=1,T=0.5)單位脈沖響應(yīng)k(t)=T1e-Ttk(0)=T1K’(0)=T12單位階躍響應(yīng)h(t)=1-e-t/Th’(0)=1/Th(T)=0.632h(∞)h(3T)=0.95h(∞)h(2T)=0.865h(∞)h(4T)=0.982h(∞)單位斜坡響應(yīng)T?c(t)=t-T+Te-t/Tr(t)=δ(t)r(t)=1(t)r(t)=t

問(wèn)1、3個(gè)圖各如何求T？2、調(diào)節(jié)時(shí)間ts=？3、r(t)=vt時(shí)，ess=？4、求導(dǎo)關(guān)系24ppt課件S1,2=±jωnj0j0j0j0

＞1

＝10＜＜1

＝0±√2-1S1,2=-ωnωnS1,2=-ωn-ωn=-±j√1-2

ωnS1,2=ωn

2Φ(s)=s2+2

ωns+ωn2ωn2二階系統(tǒng)單位

階躍響應(yīng)定性分析j0j0j0j0T11T21

＞1

＝10＜＜1

＝0h(t)=1T2tT1T21e+T1tT2T11e+h(t)=1-(1+ωnt)e-ω

tnh(t)=1-cosωnt過(guò)阻尼臨界阻尼零阻尼sin(ωdt+β)e-ω

t

h(t)=√1-211n欠阻尼25ppt課件β欠阻尼二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析與計(jì)算Φ(s)=s2+2ωns+ωn2ωn2ωnj00<<1時(shí)：S1,2=-ωn±j√1-2ωn-ωnωd=ωn√1-2h(t)=1－√1-21e-ωntsin(ωdt+β)π-βωd得tr=令h(t)=1取其解中的最小值，令h(t)一階導(dǎo)數(shù)=0，取其解中的最小值，得tp=

π

ωd由σ%=h(∞)h(tp)－h(huán)(∞)100%由包絡(luò)線求調(diào)節(jié)時(shí)間eh(t)=1－√1-21-ωntsin(t+ωdβ)（0﹤

≤

0.8）得σ%

=e-π

100%26ppt課件設(shè)系統(tǒng)特征方程為：s6+2s5+3s4+4s3+5s2+6s+7=0勞思表s6s5s0s1s2s3s41246357(6－4)/2=11(10-6)/2=227124635710(6-14)/1=-8-8412勞思表介紹勞斯表特點(diǎn)4

每?jī)尚袀€(gè)數(shù)相等1

右移一位降兩階2

勞思行列第一列不動(dòng)3

次對(duì)角線減主對(duì)角線5

分母總是上一行第一個(gè)元素7

第一列出現(xiàn)零元素時(shí)，用正無(wú)窮小量ε代替。6一行可同乘以或同除以某正數(shù)ε2+8ε7ε-8(2+8)-ε7ε27ε127

-8ε27ppt課件勞思判據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件:有正有負(fù)一定不穩(wěn)定!缺項(xiàng)一定不穩(wěn)定!系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件:勞思表第一列元素不變號(hào)!若變號(hào)系統(tǒng)不穩(wěn)定!變號(hào)的次數(shù)為特征根在s右半平面的個(gè)數(shù)!特征方程各項(xiàng)系數(shù)均大于零!-s2-5s-6=0穩(wěn)定嗎？28ppt課件勞思表出現(xiàn)零行設(shè)系統(tǒng)特征方程為：s4+5s3+7s2+5s+6=0勞思表s0s1s2s3s451756116601勞斯表何時(shí)會(huì)出現(xiàn)零行?2出現(xiàn)零行怎么辦?3如何求對(duì)稱的根?②由零行的上一行構(gòu)成輔助方程:①

有大小相等符號(hào)相反的特征根時(shí)會(huì)出現(xiàn)零行s2+1=0對(duì)其求導(dǎo)得零行系數(shù):2s1211繼續(xù)計(jì)算勞斯表1第一列全大于零,所以系統(tǒng)穩(wěn)定錯(cuò)啦!!!由綜合除法可得另兩個(gè)根為s3,4=-2,-3解輔助方程得對(duì)稱根:s1,2=±j勞斯表出現(xiàn)零行系統(tǒng)一定不穩(wěn)定29ppt課件

誤差定義G(s)H(s)R(s)E(s)C(s)B(s)輸入端定義：E(s)=R(s)-B(s)=R(s)-C(s)H(s)G(s)H(s)R(s)E(s)C(s)H(s)1R(s)ˊˊ輸出端定義：E(s)=C希-C實(shí)=-C(s)R(s)H(s)ˊG(s)R(s)E(s)C(s)C(s)E(s)=R(s)-C(s)G1(s)H(s)R(s)C(s)G2(s)N(s)En(s)=C希-C實(shí)=–Cn(s)總誤差怎么求？30ppt課件典型輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差與靜態(tài)誤差系數(shù)G(s)H(s)R(s)E(s)C(s)

E(s)=R(s)1+G(s)H(s)1若系統(tǒng)穩(wěn)定,則可用終值定理求essess=lims1+ksνG0H0R(s)→0sR(s)=R/sr(t)=R·1(t)ess=1+ksνRlim→0sr(t)=V·tR(s)=V/s2ess=

s·Vlim→0sksνr(t)=At2/2R(s)=A/s3ess=

s2·Alim→0sksνkpkvka31ppt課件取不同的νr(t)=R·1(t)ess=1+ksνRlim→0sr(t)=V·tess=

s·Vlim→0sksνr(t)=At2/2ess=

s2·Alim→0sksνⅠ型0型Ⅱ型R·1(t)

R1+kV

kV·t000∞Ak∞∞At2/2R·1(t)V·tAt2/2kkk000∞∞∞靜態(tài)誤差系數(shù)穩(wěn)態(tài)誤差小結(jié)：123Kp=?Kv=?Ka=?非單位反饋怎么辦？啥時(shí)能用表格？表中誤差為無(wú)窮時(shí)系統(tǒng)還穩(wěn)定嗎?32ppt課件減小和消除誤差的方法(1,2)1按擾動(dòng)的全補(bǔ)償N(s)R(s)Gn(s)T1s+1k1s(T2s+1)k2C(s)E(s)令R(s)=0,En(s)=-C(s)=s(T1s+1)(T2s+1)+k1k2(T1s+1)+k1Gn(s)N(s)令分子=0，得Gn(s)=-(T1s+1)/k1這就是按擾動(dòng)的全補(bǔ)償全t從0→∞全過(guò)程各種干擾信號(hào)2按擾動(dòng)的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定，N(s)=1/s,則essn=－limsC(s)=－lims→0s→0k1k21+k1Gn(s)

∴Gn(s)=-1/k133ppt課件令N(s)=0,Er(s)=令分子=0，得Gr(s)=s(T2s+1)/k23按輸入的全補(bǔ)償N(s)R(s)Gr(s)T1s+1k1s(T2s+1)k2C(s)E(s)設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定，R(s)=1/s2則essr=limsEr(s)=lims→0s→01-k2sGr(s)

k1k2k2s∴Gr(s)=4按輸入的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償s(T1s+1)(T2s+1)s(T1s+1)(T2s+1)+k1k2-k2(T1s+1)Gr(s)R(s)減小和消除誤差的方法(3,4)34ppt課件第四章

線性系統(tǒng)的根軌跡法

4-1根軌跡概念4-2繪制根軌跡的基本法則4-3廣義根軌跡

35ppt課件注意：K一變，一組根變；K一停，一組根停；一組根對(duì)應(yīng)同一個(gè)K；根軌跡概念

-2-10jks(0.5s+1)K:0~∞特征方程：S2+2s+2k=0特征根：s1,2=－1±√1－2kk=0時(shí)，s1=0,s2=－20＜k＜0.5時(shí)，兩個(gè)負(fù)實(shí)根；若s1=－0.25,s2=?k=0.5時(shí)，s1=s2=－10.5＜k＜∞時(shí)，s1,2=－1±j√2k－1演示rltool36ppt課件GHG(s)=KG*∏(s-piqi=1);∏(s-zifi=1)H(s)=KH*∏(s-pjhj=1)j=1∏(s-zjl)Φ(s)=∏(s-piqi=1)hj=1∏(s-pj)∏(s-zifi=1)+KG*KH*∏(s-zjl)j=1∏(s-zifi=1)∏(s-pjhj=1)*KG結(jié)論：1零點(diǎn)、2極點(diǎn)、3根軌跡增益閉環(huán)零極點(diǎn)與開(kāi)環(huán)零極點(diǎn)的關(guān)系37ppt課件模值條件與相

角條件的應(yīng)用s1=-0.825s2,3=-1.09±j2.07-1.5-1-20.52.2678.8o2.112.61127.53o92.49o2.072K*=2.26×2.11×2.612.072=6.006892.49o-66.27o-78.8o-127.53o=–180o-1.09+j2.0766.27o求模求角例題-0.825=0.466ω

n=2.3438ppt課件根軌跡方程特征方程1+GH=01+K*=0j=1m∏spi(-)pi開(kāi)環(huán)極點(diǎn)“×”,

也是常數(shù)！開(kāi)環(huán)零點(diǎn)“○”,是常數(shù)！Zji=1n∏根軌跡增益K*

，不是定數(shù)，從0~∞變化這種形式的特征方程就是根軌跡方程szj(-)39ppt課件根軌跡的模值條件與相角條件j=1mn1+K*=0∏∏((ss--zjpi))i=1-1∑∠(s-zj)－∑∠(s-pj)=(2k+1)π

k=0,±1,

±2,…j=1i=1mnj=1mnK*=1∏∏︱ss--zjpi︱︱︱i=1K*=mnj=1∏︱s-zj︱∏s-pi︱︱i=1相角條件:模值條件:繪制根軌跡的充要條件

確定根軌跡上某點(diǎn)對(duì)應(yīng)的K*值40ppt課件繪制根軌跡的基本法則1根軌跡的條數(shù)2根軌跡對(duì)稱于軸實(shí)就是特征根的個(gè)數(shù)3根軌跡起始于,終止于j=1mnK*=1∏∏︱ss--zjpi︱︱︱i=1j=1mn=∏∏︱ss--zjpi︱︱︱i=11K*開(kāi)環(huán)極點(diǎn)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)(n≠m?)舉例()∞()∞4∣n-m∣條漸近線對(duì)稱于實(shí)軸,均起于σa

點(diǎn),方向由φa確定:∑pi-∑zj∣n-m∣i=1j=1nmσa=φa=(2k+1)πn-mk=0,1,2,…5實(shí)軸上的根軌跡6根軌跡的會(huì)合與分離1說(shuō)明什么2d的推導(dǎo)3分離角定義實(shí)軸上某段右側(cè)零、極點(diǎn)個(gè)數(shù)之和為奇數(shù)，則該段是根軌跡j=1m∑i=1n∑d-pi11d-zj=k=0,1,2,…λL=(2k+1)πL,無(wú)零點(diǎn)時(shí)右邊為零L為來(lái)會(huì)合的根軌跡條數(shù)7與虛軸的交點(diǎn)可由勞思表求出或令s=jω解出8起始角與終止角41ppt課件根軌跡示例1j0j0j0j0j0j00j0j0jj00j同學(xué)們，頭昏了吧？42ppt課件根軌跡示例2j0j0j00jj0j0j0j00jj00jj0n=1;d=conv([120],[122]);rlocus(n,d)n=[12];d=conv([125],[[1610]);rlocus(n,d)43ppt課件零度根軌跡特征方程為以下形式時(shí)，繪制零度根軌跡請(qǐng)注意：G(s)H(s)的分子分母均首一1.K*:0~+1–2.K*:0~–1+44ppt課件零度根軌跡的模值條件與相角條件K*=mnj=1∏︱s-zj︱∏s-pi︱︱i=1模值條件:∑∠(s-zj)－∑∠(s-pj)=(2k+1)π

k=0,±1,

±2,…j=1i=1mn相角條件:2kπ零度45ppt課件繪制零度根軌跡的基本法則1根軌跡的條數(shù)就是特征根的個(gè)數(shù)不變！不變！2根軌跡對(duì)稱于軸實(shí)3根軌跡起始于,終止于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)()∞()∞j=1mn=∏∏︱ss--zjpi︱︱︱i=11K*不變！4∣n-m∣條漸近線對(duì)稱于實(shí)軸,起點(diǎn)∑pi-∑zj∣n-m∣i=1j=1nmσa=不變！漸近線方向:φa=(2k+1)πn-mk=0,1,2,…2kπ5實(shí)軸上某段右側(cè)零、極點(diǎn)個(gè)數(shù)之和為奇數(shù)，則該段是根軌跡偶6根軌跡的分離點(diǎn)j=1m∑i=1n∑d-pi11d-zj=k=0,1,2,…λL=(2k+1)πL,不變！不變！7與虛軸的交點(diǎn)8起始角與終止角變了46ppt課件第五章

線性系統(tǒng)的頻域分析法

5-1頻率判據(jù)5-2典型環(huán)節(jié)與開(kāi)環(huán)頻率特性5-3頻域穩(wěn)定判據(jù)5-4穩(wěn)定裕度5-5閉環(huán)頻域性能指標(biāo)

47ppt課件頻率特性的概念設(shè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖，由勞思判據(jù)知系統(tǒng)穩(wěn)定。給系統(tǒng)輸入一個(gè)幅值不變頻率不斷增大的正弦，Ar=1

ω=0.5ω=1ω=2ω=2.5ω=4曲線如下:40不結(jié)論給穩(wěn)定的系統(tǒng)輸入一個(gè)正弦，其穩(wěn)態(tài)輸出是與輸入同頻率的正弦，幅值隨ω而變，相角也是ω的函數(shù)。48ppt課件AB相角問(wèn)題①

穩(wěn)態(tài)輸出遲后于輸入的角度為：②該角度與ω有BA360oφ=AB③該角度與初始關(guān)系∴為φ(ω),角度無(wú)關(guān)∴,…49ppt課件頻率特性設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定，則正弦輸入時(shí)輸出為：C(s)=Φ(s)R(s)=s2+ω2Arω∏(s-si)∏(s-zj)kΦ*1nm1s-siai∑1n=++s+jωB1s-jωB2Cs(s)=ct(t)=∑aies

tict(∞)=0∵系統(tǒng)穩(wěn)定，∴Φ(jω)Ar2j(s-jω)+=ArΦ(-jω)-2j(s+jω)Φ(jω)ejωt

Φ(-jω)e-jωtAr2j

cs(t)=Φ(s)(s+jω)(s-jω)Arωs+jωB1+s-jωB2Φ(jω)=a(ω)+j

b(ω)c(ω)+j

d(ω)Φ(-jω)=c(ω)-j

d(ω)a(ω)-j

b(ω)Φ(-jω)Φ(jω)∠Φ(-jω)∠Φ(jω)Ar

Φ(jω)ej∠Φ(jω)ejωte-j∠Φ(jω)e-jωt2jAr

Φ(jω)sin(ωt+∠Φ(jω))頻率特性50ppt課件對(duì)數(shù)坐標(biāo)系51ppt課件倒置的坐標(biāo)系52ppt課件積分環(huán)節(jié)L(ω)①G(s)=1s②G(s)=10s1③G(s)=5s100.2210.1L(ω)dBω0dB2040-40-2020100[-20][-20][-20]53ppt課件①G(s)=s②G(s)=2s③G(s)=0.1s100.2210.1L(ω)dBω0dB2040-40-2020100[+20][+20][+20]微分環(huán)節(jié)L(ω)54ppt課件慣性環(huán)節(jié)G(jω)G(s)=0.5s+110.25ω2+1A(ω)=1φ(ω)=-tg-10.5ωj01Im[G(jω)]Re[G(jω)]01-14.50.97-26.60.89-450.71-63.4 -68.2 -76-840.45 0.37 0.24 0.0555ppt課件①G(s)=10.5s+1100②G(s)=s+5100.2210.1L(ω)dBω0dB2040-40-2020100慣性環(huán)節(jié)L(ω)[-20][-20]26dB0o-30o-45o-60o-90o56ppt課件①G(s)=0.5s+10.3②G(s)=(0.25s+0.1)L(ω)dB100.2210.1ω0dB2040-40-2020100一階微分L(ω)0o+30o+45o+60o+90o[+20][+20]57ppt課件振蕩環(huán)節(jié)G(jω)(0<<1)(0<<0.707)58ppt課件振蕩環(huán)節(jié)G(jω)曲線（Nyquist曲線）0j159ppt課件振蕩環(huán)節(jié)L(ω)100.2210.1L(ω)dBω0dB2040-40-2020100[-40]60ppt課件振蕩環(huán)節(jié)再分析0dBL(ω)dBω20lgkωnωr[-40]

友情提醒:φ(ωn)=-90o?2nn22nS2Sk(s)Gw+w+w=ω

=

r(0＜＜0.707)0＜＜0.5=0.50.5＜＜161ppt課件二階微分j01幅相曲線對(duì)數(shù)幅頻漸近曲線0dBL(ω)dBω[+40]ωn幾點(diǎn)說(shuō)明…0<<0.707時(shí)有峰值：62ppt課件繪制L(ω)例題100.2210.1L(ω)dBω0dB2040-40-2020100[-20][-40]繪制的L(ω)曲線低頻段：時(shí)為38db時(shí)為52db轉(zhuǎn)折頻率：0.5230斜率：-20+20-20[-20][-40]63ppt課件0-25Im[G(jω)]Re[G(jω)]例題1：繪制

的幅相曲線。解：求交點(diǎn)：

曲線如圖所示：開(kāi)環(huán)幅相曲線的繪制令.064,056,0)]j(GRe[222=+w=w+w-=w無(wú)實(shí)數(shù)解，與虛軸無(wú)交點(diǎn)64ppt課件穩(wěn)定裕度的定義

若z=p-2N中p=0,則G(jω)過(guò)(-1,j0)點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定，見(jiàn)下圖：G(jω)曲線過(guò)(-1,j0)點(diǎn)時(shí)，G(jω)=1同時(shí)成立！特點(diǎn)：∠

G(jω)=-180o0j1-1G(jω)65ppt課件j01ωcωxγG(jω)G(jωx)∠G(jωc)∠G(jωc)–γ=–180oG(jωx)h=1幅值裕度h=G(jωx)1相角裕度=180o+∠G(jωc)γ穩(wěn)定裕度的定義續(xù)1-166ppt課件0dB-180ocωxωcx∠

G(jωc)20lg–γ–180o=γ=180+∠

G(jωc)相角裕度:幅值裕度:hdB=－20lg穩(wěn)定裕度的定義續(xù)267ppt課件第六章

線性系統(tǒng)的校正方法

6-1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正6-2串聯(lián)超前校正6-3串聯(lián)滯后-超前校正

68ppt課件Lc(ω)0dB0o1/aT1/T超前校正網(wǎng)絡(luò)Gc(s)=1+aTs1+Tsa﹥1低頻段：1(0dB)轉(zhuǎn)折頻率：1aT1T斜率：[+20][-20]ω=0ω=∞0o+90o0o-90o0o0odφc(ω)dω=0令ωm=1aT1T=1T得ωm20lgaLc(ωm)=10lga10lgaφm=arcsina-1a+1關(guān)鍵思路：讓?duì)豰=

φm69ppt課件例6-3系統(tǒng)如圖,試設(shè)計(jì)超前校正網(wǎng)絡(luò)，使r(t)=t

時(shí)70ppt課件轉(zhuǎn)折頻率：1bT1T遲后校正網(wǎng)絡(luò)Gc(s)=1+bTs1+Tsb＜1低頻段：1(0dB)斜率：[+20][-20]ω=0ω=∞0o+90o0o-90o0o0oω=101bT時(shí)Lc(ω)=20lgb

c(ω)≈-5o~-9oj1bT71ppt課件例6-4設(shè)計(jì)校正網(wǎng)絡(luò)使圖示系統(tǒng)

ω=2.7時(shí)φo(2.7)=–133oOK72ppt課件[-20][+20]滯后-超前校正網(wǎng)絡(luò)-10lgαφm-20lgα73ppt課件例6-5

設(shè)未校正系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下，試設(shè)計(jì)校正網(wǎng)絡(luò)使：1）在最大指令速度為180/s時(shí)，位置滯后誤差不超過(guò)1o;2)

相角裕度為45o±3o;3)

幅值裕度不低于10dB;4)動(dòng)態(tài)過(guò)程調(diào)節(jié)時(shí)間ts不超過(guò)3秒。74ppt課件0dB20406080-20-40-60-800.1110100ω[-20][-60]取=45o,ts=2.7s,由(6-8)～(6-10)求得3.5c=w￠￠j0(3.5)=-180oL0(3.5)=26.8dB采用滯后超前校正3.5bw取=2降階bwa=100,a=500.5s+10.01s+1=58.25o,3.5∴可取aw=1例6-5圖126.875ppt課件例6-5圖2G(s)=180(s+1)s(s/6+1)(50s+1)(0.01s+1)3.29c=w￠￠=g￠￠42.8o￠￠h=27.7dBts=1.65s√嘿嘿ok!76ppt課件第七章

線性離散系統(tǒng)分析

7-1信號(hào)的采樣與保持7-2z變換7-3脈沖傳遞函數(shù)7-4離散系統(tǒng)性能

77ppt課件零階保持器T=0.4T=0.8T=0.2T=378ppt課件Z域等效變換[1(t)+t]*=[1(t)]*+[t]*R(s)B(s)E(s)E*(s)R(s)B(s)E*(s)R(s)B(s)E*(s)E*(s)79ppt課件采樣信號(hào)的頻譜δT(t)=ωs=2π/T為采樣角頻率,Cn是傅氏系數(shù),其值為：δT(t)=連續(xù)信號(hào)的頻譜為采樣信號(hào)的頻譜為ωh-ωh0ωh-ωh0ωs2ωs3ωs-3ωs-2ωs-ωsωh-ωh0ωs-ωsωh-ωh0ωs2ωs3ωs-3ωs-2ωs-ωsωs

=2ωh濾波器的寬度滿足什么條件時(shí)能從得到??!ωs

≥2ωh或：T≤π/ωh80ppt課件脈沖響應(yīng)81ppt課件2K(t)00.032r(t)1脈沖響應(yīng)82ppt課件脈沖響應(yīng)83ppt課件脈沖傳遞函數(shù)的意義G(s)r(t)r*(t)c(t)c*(t)G(z)r*(t)=δ(t),c(t)=K(t)r*(t)=δ(t-T),c(t)=K(t-T)e*(t