自动操控原理总结

 时间:2023-04-23 04:59:34      开云作者: 开云科技

  特色:定性剖析,这些理论因为其开展较早,现已日臻成熟(首要特色:用图形的办法定性剖析闭环体系的安稳性及功能)

  办法:状况空间法为根底 ,最优化办法,卡尔曼滤波,动态规划,实质是时域法(线性、非线性)

  方针:研讨多输入-多输出、时变、非线性一类操控体系的剖析与规划问题(时变、非线性——人工智能)

  (按扰动/输入补偿+闭环操控):补偿操控可更快地及时按捺可测扰动对输出的影响(对其他扰动没有按捺效果);反应操控可按捺一般扰动对输出的影响;两者的结合可改进抗扰性,进步操控精度;缺陷是结构较杂乱。

  描绘操控体系输入、输出变量以及内部各变量之间联系的数学表达式,称为体系的数学模型

  节点、支路、输入支路、输出支路、源节点、汇节点(阱点)、混合节点、通道(途径)、前向通道(

  动态进程:体系在典型信号效果下,体系输出量从初始状况到终究状况的呼应进程,又称

  扰动的效果下,其动态进程随时刻的推移逐步衰减并趋于零(原平衡作业点),则称体系渐近安稳,简称安稳

  \lim _{t \rightarrow \infty} h(t)=\lim _{t \rightarrow \infty} c(t)=0

  :闭环体系特征方程的一切根均具有负实部;或许说,闭环体系传递函数的一切极点均坐落左半s平面

  ,其输出为单位阶跃呼应,记为h(t);将h(t)随时刻改动状况作为方针,一般称为体系的动态功能方针

  :延迟时刻、上升时刻、峰值时刻、调理时刻、超调(振动衰减型,单调改动型)

  k为开环增益,\tau_{i},T_{j}为时刻常数,r是纯积分环节的次数,即体系的型次

  办法3:动态差错系数反映了当t→∞时稳态差错随时刻改动的状况(可用长除法)

  c_{i}=\frac{1}{i !} \Phi_{e}^{(i)}(0)

  使用体系的零、极点分布图,选用图解法来确认体系的闭环特征根随参数改动的运动轨道,进而对体系的动态和稳态特性进行定性和定量核算

  当 mn 时,根轨道总算开环传递函数的无穷远零点,即G(s)H(s) 的无限零点 (n-m个)

  规则2. 根轨道的分支数、对称性和接连性:根轨道的分支数与开环有限零点数 m、开环有限极点数 n 中的大者持平,接连对称于实轴

  规则4.实轴上的某一区域,若其右边开环零、极点个数之和为奇数,则该区域必是根轨道

  规则5.两条或两条以上根轨道分支在s平面上相遇又当即分隔的点,称为根轨道的分离点,分离点的坐标d是下列方程的解:

  \sum_{i=1}^{m} \frac{1}{d-z_{i}}=\sum_{j=1}^{n} \frac{1}{d-p_{j}}

  规则6.根轨道的开始角与停止角:(核算时,留意arctan是否超越90°)

  安稳性:假如一切n支根轨道悉数坐落虚轴的左面,就意味着不论K取任何值闭环体系都是安稳的

  不安稳:只需有一支悉数坐落虚轴的右边,就意味着不论K取何值,闭环体系都不或许安稳

  3)开环极点的确对闭环安稳有着重要影响——因为开环零、极点对根轨道图有重要影响

  零极点抵消问题:在规划操控体系时,为了使体系阶次下降或许为了抵消大的惯性环节,有时用操控器的零(极)点去抵消被控方针的极(零)点,这在大多数状况下是有利的,

  首要取决于闭环极点:每一个闭环极点si对应时刻呼应中的一个因子e^(si*t)——称为体系的一个

  规划体系时合理装备闭环极点是十分重要的,依据上述规则,一般首要装备主导极点,然后装备非主导极点,非主导极点与虚轴的间隔应当是主导极点与虚轴间隔的2~5倍,这样体系的时刻呼应就首要取决于一对主导极点

  主导极点一般组织为一对共轭复数极点,坐落虚轴左面60°扇形区内,且离虚轴有必定的间隔

  确保在建模差错、参数禁绝、外部搅扰等非抱负要素下规划方针依然能到达或根本到达,这样的操控体系称为具有鲁棒性的体系。

  线性定常体系在正弦信号效果下,稳态输出的复变量与输入的复变量之比称为体系的频率特性,记为G(jω)

  频率特性还可表明为:G(jω)=p(ω)+jθ(ω)(式中 p(ω)——为G(jω)的实部,称为

  从频率特性的视点——改动不同频率时体系特性;从根轨道的视点——装备新的零极点-改动根轨道的走向

  关于动态功能和稳态功能都有必定要求的操控体系,为使体系的各项功能方针均满足要求,就必须设法改动体系的结构或在原体系中附加一些具有某种典型环节特性的电网络、运算部件或丈量设备等来有用改进体系的操控功能,以到达所要求的方针

  a G_{c}(s)=\frac{1+a T s}{1+T s} \\

  关键:使用超前环节的相位超前特性,使交代频率1/aT 和1/T 坐落穿越频率的两旁,用

  (4)考虑到迟后网络在ωc”会发生必定的相角迟后(Fi)c(ωc”),确认迟后参数 b和T,(T要考虑完成或许)

  首要使用其高频衰减效果,下降带宽、添加抗搅扰才能、相位裕量稍小、动态功能稍低

  被围住环节的特性,然后可大大削弱这部分环节因为特性参数改动及各种搅扰给体系的晦气影响

  份额—积分—微分(PID—Proportion Integral and Differential )操控规则

  非线性体系的运动方式多样,品种繁复(1)不满足叠加原理——线性体系理论原则上不能运用(2)安稳性问题——不只与本身结构参数,且与输入,初条件有关,平衡点或许不仅有(3)自振运动——非线性体系特有的运动方式(4)频率呼应的杂乱性——跳频呼应,倍/分频呼应,组合振动(混沌)

  它构成的特定的相平面法,对澄清高阶非线性体系的安稳性、极限环等特别现象,起到了直观形象的效果

  非线性体系近似为线性体系,能够选用频率特性剖析法剖析非线性体系的安稳性、自我克制振动发生条件、自我克制振动的幅值和频率及怎么消除自我克制振动