自動控制原理中超調量和Mr成正比,Mr與相位裕度成反比,相位裕度不是和wc成反比麼,為什麼超調量和

2021-04-21 08:17:28 字數 6522 閱讀 4624

1樓:匿名使用者

我被lz說得有點抄暈,

襲理一下吧,mr=1/sinr,r是相角裕度,然後求超bai調量duo除了時域上

zhi阻尼比dao的公式外,還有乙個頻域上的估算公式,o=0.16+0.4*(mr-1)。

wc越大,頻寬頻率wb也越大。wc和系統響應速度成正比(因為頻寬越大,響應速度越大)。但是我不知道wc和相角裕度有什麼必然的關係。

錯了多包涵。

2樓:芭蕾love炫舞

相位裕度,你是說幅值裕度嗎?

自動控制原理中:相角裕量和相角裕度是同乙個概念麼?

3樓:王磊

是的,只是叫法有點差別而已!

4樓:匿名使用者

這個我就不知道了,抱歉

自動控制原理相角裕度怎麼求,為什麼有時候跟公式不一樣?

5樓:demon陌

r(ωc)

=180°+φ(ωc)

而φ(ωc)=多少是看傳遞函式是什麼樣的。傳遞函式分母是-,分子是+。傳遞函式化成最簡式時,如果是0型,如w(s)=(t1s+1)/sº(t2s+1)(t3s+1)那麼φ(ωc)=0°+arctant1ω(分子加)-arctant2s-arctant3s。

如果是一型系統,φ(ωc)=-90º....如果是二型系統就是-180º。如果是分子上有乙個s那就是開始是+90º,分子一開始是個s²就是+180º.....。

算完φ(ωc)以後再求相位裕量就是公式r(ω)=180度+φ(ω)。

在開環對數頻率特性上對應於幅值a(w)=1即20lg|a(w) |=0的角頻率稱為 截止頻率, 在截止頻率使系統達到穩定的臨界狀態所要附加的相角滯後量。

6樓:ren莫予毒

公式的意思是180度加上每個環節的相頻特性,比方說g(s)=k/s(s+1),它包含乙個微分環節和乙個慣性環節,所以就應該是180-90-arctan(w)

7樓:熱心網友

自動控制原理的這個公式你可以問問其他人

8樓:中醫**乙

第乙個對,後面那幾個是具體應用吧。

比如1/s(s+1),就是180°-90°-<(jwc+1)

自動控制原理中的幅值裕度與相位裕度,只適用與最小相位系統嗎?

9樓:中醫**乙

適用,來自於奈奎斯特穩定判據,都是適用的

關於自動控制原理裡的相位裕度的計算圖中公式的∠到底怎麼計算

10樓:中醫**乙

就是複數的相角,知道頻率很容易算的,虛部比實部的反正切,中學都學過吧。

乙個乙個環節計算比較簡單,然後加起來(分母的為負值)

請教一下,自動控制原理中的增益裕度和幅值裕度是乙個概念的兩種說法,還是有什麼區別?

11樓:夢想究竟

指的是同一說法:

幅值裕度是相位為零時所對應的幅值增益大小(實際是衰減)。

幅值裕度和相角裕度判斷系統穩定性是針對於最小相位系統的。

判斷條件 :

1、系統穩定時:幅值裕度》1 : 相角裕度》0 ;幅值裕度和相角裕度越大,系統越穩定。

2、系統臨界穩定時:幅值裕度=1  相角裕度=0;

3、系統穩定時:幅值裕度<1  相角裕度<0。

擴充套件資料:

幅值裕量kg說明:

1、相位裕量和幅值裕量應同時進行考慮,其中一項達到要求並不能說明系統的穩定儲備就滿足了。

2、 對於最小相位系統,應具有正相位裕量和正幅值裕量。

3、最小相位系統的幅值和相位有確定的對應關係,要求達到γ=30o~60o 、kg(db)<6,則在幅值穿越頻率處的斜率應大於-40db/dec,一般應為-20db/dec,否則幅值裕量達到了則相位裕量就無法達到。

4、 對於二階振盪系統理論上不可能不穩定,但如果有延時環節存在時則一階或二階系統也可能變成不穩定。

影響系統穩定性的主要因素:

1、系統開環增益:降低系統開環增益,可增加系統的幅值和相位儲備,從而提高系統的相對穩定性。

2、 積分環節:積分環節越多,穩定性越差,一般開環系統中的積分環節不能超過2個。

3、 系統固有頻率和阻尼比:最小相位的二階系統不存在穩定性問題,對於高階系統他們匹配不合理則會造成系統不穩定,開環增益確定時,固有頻率越高、阻尼比越大,系統穩定性儲備越大。

4、 延時和非最小相位環節:他們會降低穩定性儲備,從而降低系統的穩定性能,因此應盡量避免延時環節和非最小相位環節的出現,或盡量減小延時環節的時間常數。

增益裕量:

是系統穩定餘量的一種表達形式。增益裕量定義為系統頻率響應g(jω)的相位等於-180°的頻率上幅值|g(jω)|的倒數。

一般地,對「尼柯爾斯圖」中所示的單位反饋系統,g(jω)的軌跡越接近於-1+j0點,閉環系統響應的振盪性越大,穩定性越差。g(jω)軌跡對-1+j0的靠近程度可以用來度量閉環系統的穩定裕量。

幅值裕度是工程上常用的統計學術語。

幅值就是幅度,指的是偏離平衡位置的最大距離。常用於數學、物理等學科和電流、電磁、機械等領域,例如,在乙個週期內,交流電出現的最大絕對值,稱為交流電的幅值,也叫最大值、振幅、峰值。

在自動控制原理中,常用波特圖來描述頻率響應,對於穩定性的判定會有兩個引數 ,那就是幅值裕度和相角裕度,通常情況下,利用後者進行判定,即相角裕度大於零,系統是穩定的,反之不穩定,但是對於幅值裕度,指的是相角為-180度時對應的幅值(這裡是db)。

12樓:李靜

乙個概念的兩種說法,沒有區別。

幅值裕度是相位為零時所對應的幅值增益大小(實際是衰減)。

在自控中,常用波特圖來描述頻率響應,對於穩定性的判定會有兩個引數 ,那就是幅值裕度和相角域度,通常情況下,利用後者進行判定,即相角裕度大於零,系統是穩定的,反之不穩定,但是對於幅值裕度,指的是相角為-180度時對應的幅值(這裡是db)。

13樓:王磊

乙個概念的兩種說法,沒有區別。

自動控制原理中,1、相位裕度可以為0麼?若為0系統是否穩定?2、伯德圖上面標註的-1、-2是啥?

14樓:五崗山上打虎的

1:相位裕度由具體系統決定,可以為正,可以為負,當然也可以為0;系統穩定的必要條件是相位裕度大於0,所以相位裕度為0系統不穩定;

2:伯德圖上面標註的-1、-2是指漸近線的斜率(k =-1表示-20db/dec,k =-2表示-40db/dec)。具體含義可以參考胡壽松老師的《自動控制原理》第五章

自動控制原理課程設計

15樓:婷

計」參考設計流程

一、理論分析設計

1、確定原系統數學模型;

當開關s斷開時,求原模擬電路的開環傳遞函式個g(s)。

2、繪製原系統對數頻率特性,確定原系統效能:c、(c);

3、確定校正裝置傳遞函式gc(s),並驗算設計結果;

設超前校正裝置傳遞函式為:

,rd>1

若校正後系統的截止頻率c=m,原系統在c處的對數幅值為l(c),則:

由此得:

由 ,得時間常數t為:

4、在同一座標系裡,繪製校正前、後、校正裝置對數頻率特性;

二、matlab**設計(串聯超前校正**設計過程)

注意:下述**設計過程僅供參考,本設計與此有所不同。

利用matlab進行**設計(校正),就是借助matlab相關語句進行上述運算,完成以下任務:①確定校正裝置;②繪製校正前、後、校正裝置對數頻率特性;③確定校正後效能指標。從而達到利用matlab輔助分析設計的目的。

例:已知單位反饋線性系統開環傳遞函式為:

要求系統在單位斜坡輸入訊號作用時,開環截止頻率c≥7.5弧度/秒,相位裕量≥450,幅值裕量h≥10db,利用matlab進行串聯超前校正。

1、繪製原系統對數頻率特性,並求原系統幅值穿越頻率wc、相位穿越頻率wj、相位裕量pm[即(c)]、幅值裕量gm

num=[20];

den=[1,1,0];

g=tf(num,den); %求原系統傳遞函式

bode(g); %繪製原系統對數頻率特性

margin(g); %求原系統相位裕度、幅值裕度、截止頻率

[gm,pm,wj,wc]=margin(g);

grid; %繪製網格線(該條指令可有可無)

原系統伯德圖如圖1所示,其截止頻率、相位裕量、幅值裕量從圖中可見。另外,在matlab workspace下,也可得到此值。由於截止頻率和相位裕量都小於要求值,故採用串聯超前校正較為合適。

圖1 校正前系統伯德圖

2、求校正裝置gc(s)(即gc)傳遞函式

l=20*log10(20/(7.5*sqrt(7.5^2+1))); %求原系統在c=7.5處的對數幅值l

rd=10^(-l/10); %求校正裝置引數rd

wc=7.5;

t= sqrt(rd)/wc; %求校正裝置引數t

numc=[t,1];

denc=[t/ rd,1];

gc=tf(numc,denc); %求校正裝置傳遞函式gc

3、求校正後系統傳遞函式g(s)(即ga)

numa=conv(num,numc);

dena=conv(den,denc);

ga=tf(numa,dena); %求校正後系統傳遞函式ga

4、繪製校正後系統對數頻率特性,並與原系統及校正裝置頻率特性進行比較;

求校正後幅值穿越頻率wc、相位穿越頻率wj、相位裕量pm、幅值裕量gm。

bode(ga); %繪製校正後系統對數頻率特性

hold on; %保留曲線,以便在同一座標系內繪製其他特性

bode(g,':'); %繪製原系統對數頻率特性

hold on; %保留曲線,以便在同一座標系內繪製其他特性

bode(gc,'-.'); %繪製校正裝置對數頻率特性

margin(ga); %求校正後系統相位裕度、幅值裕度、截止頻率

[gm,pm,wj,wc]=margin(ga);

grid; %繪製網格線(該條指令可有可無)

校正前、後及校正裝置伯德圖如圖2所示,從圖中可見其:截止頻率wc=7.5;

相位裕量pm=58.80;幅值裕量gm=inf db(即),校正後各項效能指標均達到要求。

從matlab workspace空間可知校正裝置引數:rd=8.0508,t=0.37832,校正裝置傳遞函式為 。

圖2 校正前、後、校正裝置伯德圖

三、simulink**分析(求校正前、後系統單位階躍響應)

注意:下述**過程僅供參考,本設計與此有所不同。

線性控制系統校正過程不僅可以利用matlab語句程式設計實現,而且也可以利用matlab-simulink工具箱構建**模型,分析系統校正前、後單位階躍響應特性。

1、原系統單位階躍響應

原系統**模型如圖3所示。

圖3 原系統**模型

系統執行後,其輸出階躍響應如圖4所示。

圖4 原系統階躍向應曲線

2、校正後系統單位階躍響應

校正後系統**模型如圖5所示。

圖5 校正後系統**模型

系統執行後,其輸出階躍響應如圖6所示。

圖6 校正後系統階躍向應曲線

3、校正前、後系統單位階躍響應比較

**模型如圖7所示。

圖7 校正前、後系統**模型

系統執行後,其輸出階躍響應如圖8所示。

圖8 校正前、後系統階躍響應曲線

四、確定有源超前校正網路引數r、c值

有源超前校正裝置如圖9所示。

圖9 有源超前校正網路

當放大器的放大倍數很大時,該網路傳遞函式為:

(1)其中 , , ,「-」號表示反向輸入端。

該網路具有相位超前特性,當kc=1時,其對數頻率特性近似於無源超前校正網路的對數頻率特性。

根據前述計算的校正裝置傳遞函式gc(s),與(1)式比較,即可確定r4、c值,即設計任務書中要求的r、c值。

注意:下述計算僅供參考,本設計與此計算結果不同。

如:由設計任務書得知:r1=100k,r2=r3=50k,顯然

令t=r4c 解得r4=3.5k,c=13.3f

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