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伺服控制专辑—方框图

2020-2-3 15:53| 发布者: 液压哥| 查看: 182| 评论: 0 |原作者: 何汉林

简介:稳定性与控制问题 方框图 用传递函数TF来表示整个系统的特性。各个环节的传递函数Tf1,Tf2,Tf3,Tf4共同作用,得到一个新的系统传递函数,可以表达输出Fbk(V)与输入Cmd(V)之间的关系。这就是系统Tfo的闭环传递函数 ...

稳定性与控制问题

方框图

用传递函数TF来表示整个系统的特性。各个环节的传递函数Tf1,Tf2,Tf3,Tf4共同作用,得到一个新的系统传递函数,可以表达输出Fbk(V)与输入Cmd(V)之间的关系。这就是系统Tfo的闭环传递函数,可以将其转换为时间或频率响应,用以分析系统的性能。为了得到整个系统的闭环传递函数Tfo,怎样确定控制器Tf1?

开环分析

Bode和其他人(比如奈奎斯特等)创建了一种基于开环频率响应的分析方法,用以确定控制器Tf1的性能。控制器Tf1将输出Fbk(V)与误差Err(V)进行比较。计算方法如下:环路中的每个环节都有一个 e32 幅度(K1,K2,K3,K4),用DB表示;和一个相位(φ1,,φ2,φ3,φ4),每个环节的幅值和相位都随频率变化,即为各个环节的频率响应。在给定频率下,整个系统开环响应的增益是各个环节的增益之积;即K1.K2.K3.K4。(用对数坐标表示)。在给定频率下,整个开环响应的相位是各个相位的总和。即φ1+φ2+φ3+φ4。

0dB增益时的总相位滞后应不大于135°;即相位裕度大于(180-135)= 45°。(相位裕度相当于保险系数)

180°相位滞后点的增益应不大于-10dB;即增益裕度为10dB。

(注:这个可以根据要求自己设定)

增益增加时,稳定裕度会相应降低。控制器增益K1应根据系统需要做相应调整。

注:在以上幅频特性和相频特性中,横纵标为频率,10倍频增加,纵坐标为幅值,单位为DB。

controller为控制器,PID的整定在此完成,PID的相关知识在下一节重点讨论;valve为伺服阀,等效为二阶震荡环节,所以其幅值随频率的增加而衰减,相位随频率的增加而滞后;cylinder为油缸,油缸输入为流量,表现出的特性是速度v=Q/A,假设被控量为位移,那么油缸就是一个积分环节1/s=1/(jw)=-j/w。所以其幅频特性为|G(jw)|=|1/jw|=1/w。相位特性为-arctgw/0=-90°。恒定滞后90°。由此可知,积分环节的相频特性与角频率无关。

表明积分对输入信号(一般为正弦信号)有90°的滞后作用,其幅频特性为1/w,是w 的函数,当w由零变到无穷大时,输出幅值则由无穷大衰减至零。在|G(jw)|平面上,积分环节的频率特性与负虚轴重合。