自动控制原理,开环系统的频率分析,伯德图的绘制
首先,一阶系统(惯性环节)的对数幅频特性曲线可近似看做由两条曲线组成:以ω=1/T为转折频率,ω<1/T取0dB的水平直线,ω>1/T时取斜率为-20dB/dec的直线。所以,一阶系统(惯性系统)应先化为标准的1/(Ts+1),则转折频率为ω=1/T。
二阶系统(震荡环节)的对数幅频特性曲线也可以近似的看做由两条直线组成:ω<ω′时,取0;当ω>ω′时,取斜率为-40dB/dec的直线。(其中ω′为二阶系统的无阻尼自然振荡角频率,可由二阶系统的标准式得到)。所以,二阶系统(震荡环节)的的转折频率为ω=ω′。
在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器),使机器、设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。
扩展资料:
在反馈控制系统中,控制装置对被控装置施加的控制作用,是取自被控量的反馈信息,用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务,这就是反馈控制的原理。
自动控制系统的基础理论,其主要内容包括:自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标、自动控制系统的类型(连续、离散、线性、非线性等)及特点、自动控制系统的分析(时域法、频域法等)和设计方法等。
自动控制的发展,从开始阶段的发生到形成一个控制理论,讲整个这个进程。自动控制就是指这样的反馈控制系统,这是有一个控制器跟一个控制对象组成的,把这个控制对象的输出信号把它取回来,测量回来以后跟所要求的信号进行比较。
参考资料来源:百度百科——自动控制原理
前者是幅相频率特性图,即奈奎斯特图(Nyquist图),简称奈氏图
后者是对数频率特性图,包括幅频特性图和相频特性图。
w=0时,无积分起始于正实轴1;二阶无阻尼相角是在频率1处变化,所以w<1时二阶的相角为0;w趋向于1时,s+1的相角为-45度,所以当w趋向于1时,奈奎斯特曲线沿-45度方向趋向于无穷大。约w<0.3时惯性的相角也不大。
w=1+时,幅值无穷大,相角-180-45=-225度;w不太大时幅值就很小了,最后相角-270。
总结:曲线从1点出发,略微向下一点,然后拐向-45方向趋于无穷远。w=1+时,-225度趋向无穷远,w无穷大时趋向原点,方向-270度,这段应该接近直线,原点附近角度才变化。在w=1相角突变-180度。
扩展资料:
伯德图是线性非时变系统的传递函数对频率的半对数坐标图,其横轴频率以对数尺度(log scale)表示,纵坐标幅值或相角采用线性分度,利用伯德图可以看出系统的频率响应。伯德图一般是由二张图组合而成, 伯德图由两张图组成:
①G(jω)的幅值(以分贝,dB表示)-频率(以对数标度)对数坐标图,其上画有对数幅频曲线;
②G(jω)的相角-频率(以对数标度)对数坐标图,其上画有相频曲线。
参考资料来源:百度百科-伯德图
在低频段中,除去微分、积分环节以外,其他各环节因为都有固定的时间常数,在w非常小时尚未能发挥作用,因此低频段的曲线仅决定于微分、积分环节.
对于分母上的s,即积分环节1/s,因为其处于分母上,经过L=20lgA变换后,成为-20lgw,因此造成了-20dB/dec的斜率.
分子上的s,即理想微分环节s,同理可分析知带来+20dB/dec的斜率.
当含有多个相同环节时,相当于对应的项前面加倍,举个例:1/(s^2),即含有两个积分环节,则对应的L(w)=20lg|A(w)|=20lg|1/(jw)^2|=20lg(1/w^2)=-40lgw,可知对于横坐标lgw,斜率为-40dB/dec
因此对本题,含有2个积分环节,则低频段的斜率为-40dB/dec
总之,低频段只和系统的微分、积分、开环增益有关.有k个积分环节,则斜率为-20*k
不用求,记住就好,把jw都换成s,这题因为分母s的次方是平方,所以斜率是-40,如果是一次方,斜率是-20,如果是0次方,斜率是0
这个好像跟W的平方数有关,用分母的减去分子的,如果一个的话是平的,两个是-20,三个是-40 以此类推。这个里面分母是2次方,分子是5次方。
自动控制原理中开环和闭环有什么区别
1、工作原理 开环控制系统不能检测误差,也不能校正误差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差,而且对系统参数的变动很敏感。因此,一般仅用于可以不考虑外界影响,或惯性小,或精度要求不高的一些场合。 闭环控制的优点是充分发挥了反馈的重要作用,排除了难以预料或不确定的因素,使校正行动更准确,更有...
自动控制原理(1)开环和闭环系统
让我们首先深入了解自动控制理论中的基石——开环系统与闭环系统。在控制系统中,开环系统(Open loop)是一种设计,其输出(Q)不依赖于输入(Tw),反馈机制(feedback)并不参与,其关系式简单表述为 Q=f(Tw)。而闭环系统(Closed loop)则不同,它允许输入和输出之间存在反馈,输出的变化会影响输入,从而...
自动控制原理开环传递函数怎样理解?
自动控制原理主要以系统动态特性和自动控制设计两个问题,第一个问题适用于一切系统,不用区分什么开环闭环的问题。就是反馈系统当然用闭环,不是反馈也就没有什么闭环。分两种情况。:一种是系统本身无反馈即开环系统。传递函数只有开环传递函数一种。 二是系统本身是闭环。这里对输入输出用梅森公式直接...
自动控制原理中开环和闭环有什么区别?
1、控制系统不同:分清控制系统与人之间的关系。首先控制系统是离不开人类的而孤立存在的,控制系统本身就是由人类创造出来,为人类服务,完成人类的使命的一个系统。如生活中经常用到得“热得快”热水器,质量好点的带有自动切断电源,起到保护作用,工作的一般过程就是利用电热能加热水温,通过双金属片...
自动控制原理与系统中开环控制在生活中有哪些实例?
进一步促进并完善了自动控制理论的发展。二战后,已形成完整的自动控制理论体系,这就是以传递函数为基础的经典控制理论,它主要研究单输入单输出的线形定常数系统的分析和设计问题。系统中开环控制:所有的手动控制、大多数的程控与数控机床、时间程序控制都属于开环控制。例如:点灯的开关。
自动控制原理(1)开环和闭环系统
自动控制原理探讨的是如何设计并分析系统以达到稳定性和性能优化。首先,我们来定义两种基本的控制系统类型:开环系统和闭环系统。开环系统(Open loop)在设计时不对输出进行反馈以影响输入,因此,它们通常依赖于精确的预设参数和稳定的外部环境。这种系统简单直接,但在面对环境变化或参数偏差时,其性能可能...
从自动控制原理的管线看,下列哪一种系统为开环控制系统?(
家用电冰箱温度控制系统均为恒温控制,即期望温度与实际温度之间的差值很小,系统内存在温度反馈调节,因此这三种系统均为闭环控制系统。D项,国内现有的无人操作交通红绿灯自动控制系统的控制根据时间进行,而不是根据交通流量进行控制,因此控制装置与被控对象之间只有顺向联系,为开环控制系统。
自动控制系统的工作原理是什么
1. 自动控制系统的主要功能是对生产过程中的关键参数进行监控和控制,确保这些参数在受到外部干扰时能够自动调整,回归到预定的范围内。2. 自动控制系统分为两种基本类型:开环和闭环控制系统。闭环系统的核心是反馈控制,其原理与生物体的感知和反应类似。该系统由传感器、控制器和执行机构三部分组成。3. ...
自动控制原理,开环系统的频率分析,伯德图的绘制
对于分母上的s,即积分环节1\/s,因为其处于分母上,经过L=20lgA变换后,成为-20lgw,因此造成了-20dB\/dec的斜率.分子上的s,即理想微分环节s,同理可分析知带来+20dB\/dec的斜率.当含有多个相同环节时,相当于对应的项前面加倍,举个例:1\/(s^2),即含有两个积分环节,则对应的L(w)=20lg|A(w)|=20...
自动控制原理及其应用知识点
1. 控制系统基础:自动控制原理首先涉及到控制系统的基础概念,包括控制对象、传感器、执行器、控制器等组成部分,并了解这些组件如何相互作用以实现系统的稳定和性能优化。2. 控制系统的分类:控制系统可以分为开环系统和闭环系统。开环系统是指输出不受到反馈控制的系统,而闭环系统则通过传感器测量输出并将...
圣刘地龙: 5个:超调量,峰值时间,上升时间,调节时间,稳态误差
山海关区18359302462: 自动控制原理的一道题,某单位反馈系统开环传递函为k(s+1)/s^3+as^2+2s+1 ,若系统以频率 w=2rad/s持续振荡,试确定相应的 k和a 的值. - ?
圣刘地龙:[答案] 答案:k=2,a=3/4; 闭环特征方程: s^3+as^2+(2+K)s+(1+K)=0; 将s=j2,代入特征方程.分成实部虚部两个方程: 实部 -4a+K+1=0 虚部 -8+(2+K)2=0 解两个未知数,即得答案.
山海关区18359302462: 怎样划分开环频率特性的频段 - ?
圣刘地龙: 这个不大好说,三个频段的划分并没有严格的界限,但它反应了对控制系统性能的影响的主要方面,大概可以如下划分:低频段通常是指开环对数幅频特性在第一个转折以前的区段,主要取决于开环增益和开环积分环节的数目.中频段是指开环幅频特性曲线在幅值穿越频率ωc附近的区段.高频段是指开环幅频特性曲线在中频段以后的区段 ,这部分特性是由开环传递函数小时间常数环节决定的.
山海关区18359302462: 复变函数,多个复数相乘求模,自动控制原理,开环系统频率特性分析 - ?
圣刘地龙: 楼主你好,在讨论开环频率特性,幅频特性部分时,我们采用的是分段线性法.即对于环节(Ts+1),虽然其模值=√((wT)^2+1) 但在w而在w>1/T时,w起主导作用,认为其模值近似为wT 这实际上就是幅频特性的分段渐近线,也就是Bode图中的折线形式.课本指出,这样近似误差不会超过3dB 对于本例,不妨设T1那么在T在T1同理在之后的范围内有K/(w*T1w*T2w)、K/(w*T1w*T2w*T3w)等等.当T>Tn时,则有K/(w*wT1w*...*wTnw) 用这种方法求截止频率将只涉及开放运算,会简单许多
山海关区18359302462: 关于自动控制原理的....急急急!!!!!!! - ?
圣刘地龙: 一般来说开环系统引入正反馈一定不稳定,除非同时再引入负反馈才可能稳定.但我查了下网上资料也有正反馈系统的稳定性条件一说,但没查到具体的知识介绍,这点不能确定.引入负反馈不一定稳定.系统稳态误差趋向无穷大,系统不一定稳定.稳定性和稳态误差是两个概念,稳定性和稳态误差互不影响,稳定也可能稳态误差为无穷大,稳态误差为零,系统也可能不稳定.系统脉冲响应趋向于零,系统一定稳定 .这个可通过稳定性计算的反推,由t趋于无穷时系统趋于零.可判断出系统特征根全具有负实部.所以系统稳定.答案仅供参考!
山海关区18359302462: 自动控制原理穿越频率怎么求,有公式吗 - ?
圣刘地龙: 两种方法: 一、把G(s)化为G(jw)=P(w)+jQ(w)令虚部Q(w)为零,解出的即为穿越频率. 二、穿越频率对应的辐角为-π,即∠G(jw)=-π,也可以解出w. 根据伯德图求穿越频率时,只保留大于1的部分,因为折线伯德图本来就是一个近似过程,只考...
山海关区18359302462: 自动控制原理问题!已知单位负反馈系统的开环传递函数,计算系统的谐振频率和谐振峰值G(s)=60(0.5s+1)/s(5s+1) - ?
圣刘地龙:[答案] 闭环系统仍然是二阶系统,求出闭环系统的传递函数后,就可以确定闭环系统的阻尼比,角频率等,然后直接套公式了,公式课本上都有啊.比如胡寿松版本的,在系统校正那章开头都把公式列出来了,直接套用就可以了
山海关区18359302462: 求自控原理截止频率和穿越频率的定义. - ?
圣刘地龙: 楼上的不对,截止频率是开环函数幅值为1对应的频率,此时对应的相角加上180就是相角裕度.而穿越频率是指相角等于负180的频率,此时对应的开环函数幅值的倒数是幅值裕度
山海关区18359302462: 自动控制原理 频率分析一道题目 - ?
圣刘地龙: 图1是闭环的,图2是开环的.开环是1.25,闭环不一定大于1啊.
山海关区18359302462: 经典自动控制原理课程设计 - ?
圣刘地龙: 课程设计不仅是挣学分的,而且是让你自己懂脑筋,学东西的.你从图书馆找本MATLAB的书来翻翻,根据题目要求去阅读相关的章节.这次躲过了,还有其他专业课程,还有毕业设计.根轨迹相关的函数为:rolocus(),pzmap() 单位阶跃响应:step() 搭建系统:zpk(),tf2zp() bode图:bode() 至于,设计校正方案,你的是二阶系统,幅值裕度没问题,只是相角裕度差些,可以用超前校正.按书上的例题做就可以了.如果你真急的话,就去和同学讨论好了!可以赖住他死劲问,学到东西最重要.