顺馈控制的误差分析课件.ppt

1、)()()()( )()( ,0)()()()( (s)F(s)G(s)(s)G(s)GGC(s)-s)(s)G(s)R(G (s)F(s)GC(s)-s)(s)G(s)R(G(s)F(s)Gc(s) (s)G 11f1cc1cf1SGSGSGSGtctfsGsGsGsGcffc 这时的影响。对则可消除扰动信号若取为顺馈通道传递函数R(s)C(s)G1(s)Gf(s)Gc(s)G(s)F(s)+一应用顺馈补偿扰动信号对系统输出的影响1.顺馈补偿实际上是应用开环控制方法去补偿扰动信号的影响，所以它不改变反馈系统的特性（如稳定性）。2.对补偿装置的参数要求有较高的稳定性，否则削弱补偿效果。3.由于

2、顺馈补偿的存在，可降低对反馈系统的要求，因可测干扰由顺馈完全或近似补偿，由其他干扰引起的误差可由反馈系统予以消除。说明：力矩为可测。设作为扰动信号的负载对系统输出的影响矩以补偿负载力偿传递函数试确定顺馈通道中的补函数为综合放大器传递为滤波传递函数对象传递函数为被控其中其方框图如下设有一位置随动系统例, ),(.(s)G ,(s),)(, 15.1C2LMsGGsGC(s)Kf/KDG1(s)KGc(s)G2(s)G(s)Gf(s)F(s)=-ML(s)R(s)1(STSKMD11 STBT)(T 1) 1(-G(S) ,)( ) 1( (S)(S)GG(s)G-(S)G 0(S)(S)G(S)

3、GG(S)G , (S)F(S)(S)G(S)GG(S)G(S)G )(S)G(S)F(S(S)G(S)GG(S)F(S)G(S)GC(S) )()(:B1112cf12c1f2c1f2c1fTsSTKKKSGSTKKKKtctfBDfBDfSTKKBDf取物理可实现为保证由此得在上式中需有出无影响如果要求负载力矩对输的影响对输出扰动信号解G1(s)G2(s)Gbc(s)R(s)C(s)(s 1)( ,)( (s)(s)GG1(s)G(s)(s)GG)(1)(s)G )( )()(1(s)(s)GG(s)(s)GG)()()( (s)R(s)(s)GGC(s)-(s)R(s)(s)GG (s)

4、R(s)(s)GG(s)(s)(s)GGC(s)eq)(1bc2bc12eqeqeq)(1G(S)212bc21eq2bc212bc212 sSGssssGsGsRsCsSGbcSG则时取环传函为其等效开 1.原理： 二应用顺馈减小系统控制信号的误差在反馈基础上引入控制信号的微分作为系统的附加输入从而减小号的误差。系统响应控制信 )1s(as)1s(1/kkG ,/1 )1ssa)sk(G S,(S)G (S)(S)GG-11(S)(S)GGG G(s)(s)G 1,)( 1)sasass(aG(S) 111nn2vveq11111nnvv1eq1bcbc2bc2eq211-1n-1nnn s

5、asakksasaksGknnvvnnv则取则取则又设引入顺馈后开环传递函数为设系统无顺馈通道时的 2.对误差和稳定性的影响a.误差由上式可见系统型别由I型提高到II型。)1()1( /,/1s,s(s)G 1)(111312121122bc11sasasassskGkaksGnnnnkkaveqvvvv则并且若取系统由I型变为III型，从而使稳定性能大为提高。b.稳定影响。因而对系统稳定性没有系统的特征方程为 0kssasasa(s)1(s)1 v21321nnGGeq。求顺馈传函完全复现型及实现对到型反馈系统的型别提高原要求图如图所示设位置随动系统的方框例 )(,)(, .sGtrIIIb

6、cR(s)C(s)Gbc(s)-+)1(22 sTsk111 sTk222211222222bc1222121) 1(K11k1) 1(keq211bc2bc1bc2eq2121/ /1 )(1(s)G ,)()2() 1(1(s)G /1 (s)G (s)(s)GG-1(s)G(s)(s)GG(s)G ) 1)(1(kkG(s) (1) :22211222kTksskssTsGtrsTsTkkssTsskssTsTsSTSKSTKSTS则则的完全复现若实现对取引入反馈后无反馈解练习题1、控制系统结构图如下图所示，试分别使用结构图简化和信号流图的方法求 。)()(sRsC解1：利用方框图化简方

7、法求解 32196423296319421643876439238643237654365432261426149218764864321765416543211)1 ()()(HHHGGGGHHGGHHGGHHGGHGGGGHGGHGGGGGHGGGGHGGGGGHGHGHGHGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGsRsC解2：用信号流图法求解 该信号流图有5条前向通道，7个独立回路。前向通道增益分别为：P1=G1G2G3G4G5G6，P2=G1G4G5G6G7，P3=G1G2G3G4G6G8， P4=G1G4G6G7G8， P5=G1G2G9。 7个独立回路分别为： L1-G4

8、H1， L2-G6H2， L3 -G2G3G4G5G6H3 ， L4-G4G5G6G7H3， L5 -G2G3G4G6G8H3， L6-G2G9H3，L7-G4G6G7G8H3所以 3219642329631942164387643923864323765436543226141HHHGGGGHHGGHHGGHHGGHGGGGHGGHGGGGGHGGGGHGGGGGHGHG2614543211, 1, 1, 1, 1HGHG2个不接触回路分别为： L1 L2 G4G6H1H2 ， L1 L6 G4G9H1 H3 ， L2 L6 G2G6G9H4H33个不接触回路分别为： L1 L2 L6 -G

9、2G4G6G9H1H2 H3 3219642329631942164387643923864323765436543226142614921876486432176541654321511)1 (1)()(HHHGGGGHHGGHHGGHHGGHGGGGHGGHGGGGGHGGGGHGGGGGHGHGHGHGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGPsRsCkkk2、某随动系统结构图如图所示。已知K140V/rad,K2=0.5V/rad, T=0.2s,2Vs.试求：(1)加入速度反馈前后系统暂态性能指标和ts；(2)为使加入速度反馈后的闭环系统出现临界阻尼的非振荡阶跃响应，应取何值

10、？计算其调节时间。 解：解：(1)加入速度反馈前，可以求得系统的闭环传递函数为10051005552 . 0)(22122121221ssKKssKKKKssKKs与二阶系统的标准传递函数 相比2222)(nnnsss于是得自然频率 阻尼比由得52n25.025n10100 n此时 %45%100%2105. 0)(2 . 13stns02. 0)(6 . 14stns加入速度反馈后，可以求得系统的闭环传递函数为1001010022 . 0)5 . 01 ()(22122121221ssKKssKKKKsTsKKs与二阶系统的标准传递函数 相比2222)(nnnsss于是得自然频率 阻尼比由得

11、102n5 .0210n10100 n此时 %16%100%2105. 0)(6 . 03stns02. 0)(8 . 04stns(2)为使加入速度反馈后的闭环系统出现临界阻尼的非振荡阶跃响应，应使=1。则应有2010122)5 . 01 (5n可以解得6此时 05. 0)(3 . 03stns02. 0)(4 . 04stns解解：系统特征方程为 为使系统稳定，必须： （1）特征方程各项系数大于0，即要求K0； （2）列劳斯阵 第一列各项系数应大于零，于是有 12K0，即K12。 为使系统稳定，K的取值范围应为0K12，临界开环增益为Kp12。3：已知单位负反馈系统的 ，试确定使系统稳定时

12、K的取值范围。)3)(1()(sssKsGK03423KsssKsKsKss01234124314：已知单位负反馈系统的 开环传递函数(1) (2)(3)试位置误差系数Kp、速度误差系数Kv和加速度误差系数Ka。) 12)(11 . 0(50)(sssGK)2004()(2sssKsGK)102() 14)(12(10)(22ssssssGK解：解：50) 12)(11 . 0(50lim)(lim00sssGKsKsp（1）0) 12)(11 . 0(50lim)(lim00sssssGKsKsv0) 12)(11 . 0(50lim)(lim2020ssssGsKsKs（3）)2004(lim)(lim200sssKsGKsKsp（2）200)2004(lim)(lim200KssssKssGKsKsv0)2004(lim)(lim22020sssKssGsKsKs)102() 14)(12(10lim)(lim2200ssssssGKsKsp)102() 14)(12(10lim)(lim2200ssssssssGKsKsv1)102() 14)(12(10lim)(lim222020sssssssGsKsKs