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控制系統設計指南第1章和第2章讀書筆記

第1章 控制理論簡介

一般控制系統可分為控制器與被控機器。控制器可以分為控制率和功率變換兩部分,被控機器也可分為被控對象與回報裝置兩部分,被控對象接收來自功率變換器的輸出,以及一個或多個擾動。

第2章 頻率域研究法

2.1 拉普拉斯變換

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函數f(t)是一個時間函數,s是拉普拉斯算子,F(s)是變換函數。

2.2 傳遞函數

拉普拉斯算子是一個複變量,定義為

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我們關注穩态正弦函數,其中

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直流增益:為0

線性化:均一性,疊加性

時不變性

2.3 傳遞函數舉例

控制器單元的傳遞函數:

(1)積分與微分

(2)濾波器

(3)補償器

(4)延遲

功率變化器的傳遞函數:決定于輸送動力的裝置

實體元件的傳遞函數:力、阻抗、流量的模式是類似的。這些元件的控制器施加某種作用來控制流動。被控對象通常包括非線性元件。

回報的傳遞函數:理想傳遞函數為1,實際元件應考慮延遲問題。

2.4 框圖

是為了使控制系統易于了解而發展起來的圖形化表示。方框用來表示它們的傳遞函數

回報回路的簡化:當框圖排列成一個回路形式時,可以用G/(1+GH)規則來簡化。

Mason信号流圖:

(1)找出回路:确定所有回路路徑的位置并清單。

(2)找出控制回路的行列式

(3)找到所有的前向路徑:前向路徑是所有不同的從輸入到輸出的路徑。

(4)找出每條前向路徑的餘因子:某一特定回路的餘因子=回路行列式—與該路徑相接觸的回路。

(5)建立傳遞函數:所有路徑與它們各自餘因子的乘積之和,再除以行列式

2.5 相位與增益

增益用來測量輸入與輸出的幅值之間的差異,通常用dB(分貝)表示,定義為

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,出幅和入幅分别為輸出與輸入正弦波的幅值。

相位描述輸入與輸出之間的時間移動,定義為

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通常,傳遞函數的增益與相位表示成相圖。

傳遞函數的相位和增益,Bode圖

2.6 性能測量

指令響應:用來量度一個系統如何迅速跟随指令信号。

調節時間:用從階躍的前沿到回報為指令的5%時刻之間的時間來度量。

響應也可通過在頻率域觀測增益圖來進行測量。

調節時間與帶寬是是相關的。

穩定性:描述一個系統如何可預見地跟随一個指令信号。

在時間域,對穩定性的測量用得最多的是階躍響應,其關鍵特征是超調量:響應的峰值對指令信号改變量的比值。實際應用中,超調量的課接收範圍為0%~30%。

穩定性可以由系統Bode圖測量,其資訊也在增益中。

時間域量度的觀測通常還依賴于階躍指令,因為階躍指令有豐富的高頻成分。

覺得Mason信号流圖比較有意思。

轉載于:https://www.cnblogs.com/darle/p/6475469.html