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1、 限制方案的原理 解读与分析（25）限制方案的原理解读与分析一、自动限制系统的基本概念与探讨方式一、自动限制系统的基本概念与探讨方式1、开环限制系统的结构和特点、开环限制系统的结构和特点2、闭环限制系统的结构和特点、闭环限制系统的结构和特点3、自动限制系统的组成及作用量、自动限制系统的组成及作用量4、自动限制系统的分类、自动限制系统的分类5、对自动限制系统的基本要求、对自动限制系统的基本要求总复习课总复习课 基本内容归纳基本内容归纳 限制方案的原理解读与分析一、自动限制系统的基本概念与探讨方式一、自动限制系统的基本概念与探讨方式1、开环限制系统的结构和特点、开环限制系统的结构和特点若系统的输出
2、量不被引回来对系统的限若系统的输出量不被引回来对系统的限制部分产生影响，制部分产生影响，则这样的系统称为开则这样的系统称为开环限制系统。环限制系统。例如：洗衣机的浸湿、洗涤、漂洗、脱例如：洗衣机的浸湿、洗涤、漂洗、脱水都是依据设定的时间程序依次进行的，水都是依据设定的时间程序依次进行的，无需对衣服的清洁程度、脱水程度进行测无需对衣服的清洁程度、脱水程度进行测量，所以它是一个开环限制系统量，所以它是一个开环限制系统一般机床的自动加工过程也是开环限制系一般机床的自动加工过程也是开环限制系统统 限制方案的原理解读与分析一、自动限制系统的基本概念与探讨方式一、自动限制系统的基本概念与探讨方式2、闭环限
3、制系统的结构和特点、闭环限制系统的结构和特点若系统输出量通过反馈环节返回来作用若系统输出量通过反馈环节返回来作用于限制部分，于限制部分，形成闭合环路，形成闭合环路，则这样的系则这样的系统称为闭环限制系统，统称为闭环限制系统，又称为反馈限制系又称为反馈限制系统统如电炉箱恒温自动限制系统如电炉箱恒温自动限制系统 限制方案的原理解读与分析一、自动限制系统的基本概念与探讨方式一、自动限制系统的基本概念与探讨方式3、自动限制系统的组成及作用量、自动限制系统的组成及作用量一般自动限制系统包括：一般自动限制系统包括：(1)给定元件：给定元件：由它调整给定信号由它调整给定信号（UsT），），以调整输出量的大小
4、。以调整输出量的大小。(2)检测元件：检测元件：由它检测输出量（如炉由它检测输出量（如炉温温T）的大小，）的大小，并反馈到输入端。并反馈到输入端。(3)比较环节：比较环节：在此处，在此处，反馈信号与给反馈信号与给定信号进行叠加，定信号进行叠加，信号的极性以信号的极性以“+”或或“-”表示。表示。(4)放大元件：放大元件：由于偏差信号一般很小，由于偏差信号一般很小，因此要经过电压放大及功率放大，因此要经过电压放大及功率放大，以驱动以驱动执行元件。执行元件。(5)执行元件：执行元件：驱动被限制对象的环节。驱动被限制对象的环节。(6)限制对象：限制对象：亦称被调对象。亦称被调对象。(7)反馈环节：反
5、馈环节：由它将输出量引出，由它将输出量引出，再再回送到限制部分。回送到限制部分。限制方案的原理解读与分析一、自动限制系统的基本概念与探讨方式一、自动限制系统的基本概念与探讨方式3、自动限制系统的组成及作用量、自动限制系统的组成及作用量一般自动限制的变量包括：一般自动限制的变量包括：(1)输入量：输入量：又称限制量或参考输入量又称限制量或参考输入量（ReferenceInputVariable），），所以输入所以输入量的角标常用量的角标常用i(或或r)表示。表示。(2)输出量（输出量（OutputVariable）：）：又又称被限制量（称被限制量（ControlledVariable）,所所以输
6、出量角标常用以输出量角标常用o(或或c)表示。表示。(3)反馈量（反馈量（FeedbackVariable）：）：通过检测元件将输出量转变成与给定信号性通过检测元件将输出量转变成与给定信号性质相同且数量级相同的信号。质相同且数量级相同的信号。(4)扰动量（扰动量（DisturbanceVariable）:又称干扰或又称干扰或“噪声噪声”（Noise），），所以扰动量的角标常以所以扰动量的角标常以d（或（或n）表示。）表示。(5)中间变量中间变量(SemifinisbedVariable)：系统中各环节之间的作用量。系统中各环节之间的作用量。限制方案的原理解读与分析一、自动限制系统的基本概念与探
7、讨方式一、自动限制系统的基本概念与探讨方式4、自动限制系统的分类、自动限制系统的分类按输入量变更的规律分类按输入量变更的规律分类恒值限制系统恒值限制系统随动限制系统随动限制系统程序限制系统程序限制系统按系统传输信号对时间的关系分类按系统传输信号对时间的关系分类连续限制系统连续限制系统离散限制系统（采样数据限离散限制系统（采样数据限制系统）制系统）按系统的输出量和输入量间的关系分按系统的输出量和输入量间的关系分类类线性系统线性系统非线性系统非线性系统按系统中的参数对时间的变更状况分按系统中的参数对时间的变更状况分类类定常系统定常系统时变系统时变系统 限制方案的原理解读与分析一、自动限制系统的基本
8、概念与探讨方式一、自动限制系统的基本概念与探讨方式5、对自动限制系统的基本要求、对自动限制系统的基本要求实际的限制系统多种多样，对每一个限实际的限制系统多种多样，对每一个限制系统都有不同的特殊要求，但对全部的限制系统都有不同的特殊要求，但对全部的限制系统来说，都有最基本的要求，那就是稳制系统来说，都有最基本的要求，那就是稳定性、定性、快速性和精确性。快速性和精确性。限制方案的原理解读与分析二、自动限制系统的数学模型二、自动限制系统的数学模型1、系统的微分方程、系统的微分方程描述系统的输入量和输出量之间的关系描述系统的输入量和输出量之间的关系的最干脆的数学方法是列写系统的微分方程的最干脆的数学方
9、法是列写系统的微分方程当系统的输入量和输出量都是时间当系统的输入量和输出量都是时间t的函的函数时，数时，其微分方程可以准确地描述系统的运其微分方程可以准确地描述系统的运动过程。动过程。（1）全面了解系统的工作原理、全面了解系统的工作原理、结构组成结构组成和支持系统运动的物理规律，和支持系统运动的物理规律，确定系统的输确定系统的输入量和输出量。入量和输出量。（2）一般从系统的输入端起先，一般从系统的输入端起先，依据各元依据各元件或环节所遵循的物理规律，件或环节所遵循的物理规律，依次列写它们依次列写它们的微分方程。的微分方程。（3）将各元件或环节的微分方程联系起来将各元件或环节的微分方程联系起来消
10、去中间变量，消去中间变量，求取一个仅含有系统的输入求取一个仅含有系统的输入量和输出量的微分方程，量和输出量的微分方程，它就是系统的微分它就是系统的微分方程。方程。（4）将该方程整理成标准形式。将该方程整理成标准形式。即把与输即把与输入量有关的各项放在方程的右边，入量有关的各项放在方程的右边，把与输出把与输出量有关的各项放在方程的左边，量有关的各项放在方程的左边，各导数项按各导数项按降幂排列，降幂排列，并将方程的系数化为具有确定物并将方程的系数化为具有确定物理意义的表示形式，理意义的表示形式，如时间常数等。如时间常数等。限制方案的原理解读与分析二、自动限制系统的数学模型二、自动限制系统的数学模型
11、2、传递函数、传递函数传递函数是在用拉氏变换求解微分方程传递函数是在用拉氏变换求解微分方程的过程中引申出来的概念。的过程中引申出来的概念。微分方程这一数微分方程这一数学模型不仅计算麻烦，学模型不仅计算麻烦，并且它所表示的输入、并且它所表示的输入、输出关系困难而不明显。输出关系困难而不明显。但是，但是，经过拉氏变经过拉氏变换的微分方程却是一个代数方程，换的微分方程却是一个代数方程，可以进行可以进行代数运算，代数运算，从而可以用简洁的比值关系描述从而可以用简洁的比值关系描述系统的输入、输出关系。据此，系统的输入、输出关系。据此，建立了传递建立了传递函数这一数学模型。函数这一数学模型。传递函数的定义
12、为：传递函数的定义为：在初始条件为零时，在初始条件为零时，输出量的拉氏变换式与输入量的拉氏变换式输出量的拉氏变换式与输入量的拉氏变换式之比。之比。即即 限制方案的原理解读与分析二、自动限制系统的数学模型二、自动限制系统的数学模型3、系统方框图、系统方框图组成：信号线、引出点、比较点、功能框组成：信号线、引出点、比较点、功能框方框图等效变换规则（表方框图等效变换规则（表2-3）方框图的化简方框图的化简 限制方案的原理解读与分析二、自动限制系统的数学模型二、自动限制系统的数学模型4、典型环节的传递函数、典型环节的传递函数比例环节比例环节积分环节积分环节微分环节微分环节惯性环节惯性环节一阶微分环节一
13、阶微分环节振荡环节振荡环节 限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法1、典型输入信号分类、典型输入信号分类2、动态过程与稳态过程、动态过程与稳态过程3、动态性能指标与稳态性能指标、动态性能指标与稳态性能指标4、一阶系统的动态响应、一阶系统的动态响应5、二阶系统的动态响应、二阶系统的动态响应6、系统的稳定性分析、系统的稳定性分析7、系统的稳态误差分析、系统的稳态误差分析1)单位阶跃函数单位阶跃函数1(t)单位阶跃函数单位阶跃函数1(t)的定义为的定义为 限制方案的原理解读与分析单位阶跃函数的拉氏变换为单位阶跃函数的拉氏变换为三、时域分析法三、时域分析法1、典型输入信号分类、典型输入信
14、号分类 限制方案的原理解读与分析2)单位斜坡函数单位斜坡函数t1(t)（等速度函数）（等速度函数）单位斜坡函数单位斜坡函数t1(t)的定义为的定义为它等于阶跃函数对时间的积分，它等于阶跃函数对时间的积分，斜坡函数对时间斜坡函数对时间的导数就是阶跃函数。的导数就是阶跃函数。单位斜坡函数的拉氏变换为单位斜坡函数的拉氏变换为 限制方案的原理解读与分析3)单位抛物线函数（加速度函数）单位抛物线函数（加速度函数）单位抛物线函数的定义为单位抛物线函数的定义为单位抛物线函数的拉氏变换为单位抛物线函数的拉氏变换为 限制方案的原理解读与分析4)正弦函数正弦函数sintr(t)=sint正弦函数正弦函数sint的
15、拉氏变换为的拉氏变换为 限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法2、动态过程与稳态过程、动态过程与稳态过程在典型输入信号作用下，在典型输入信号作用下，任何一个限制任何一个限制系统的时间响应都可看成由动态过程和稳态系统的时间响应都可看成由动态过程和稳态过程两部分组成。过程两部分组成。1)动态过程动态过程动态过程又称为过渡过程或瞬态过程，动态过程又称为过渡过程或瞬态过程，是指系统在典型输入信号作用下，是指系统在典型输入信号作用下，输出量从输出量从初始状态到最终状态的响应过程。初始状态到最终状态的响应过程。2)稳态过程稳态过程稳态过程是指系统在典型输入信号作用稳态过程是指系统在典型输入信
16、号作用下，下，当时间当时间t趋于无穷时，趋于无穷时，输出量的表现形输出量的表现形式。式。稳态过程又称稳态响应，稳态过程又称稳态响应，表征系统输出表征系统输出量最终复现输入量的程度，量最终复现输入量的程度，供应系统有关稳供应系统有关稳态误差的信息。态误差的信息。稳态过程用稳态性能描述。稳态过程用稳态性能描述。限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法3、动态性能指标与稳态性能指标、动态性能指标与稳态性能指标1)动态性能动态性能通常通常,在阶跃函数作用下测定或计算限在阶跃函数作用下测定或计算限制系统的动态性能。制系统的动态性能。描述稳定的限制系统在单位阶跃函数作描述稳定的限制系统在单位阶
17、跃函数作用下，用下，动态过程随时间动态过程随时间t的变更状况的指标，的变更状况的指标，称为动态性能指标称为动态性能指标单位阶跃响应单位阶跃响应 限制方案的原理解读与分析2)稳态性能稳态性能稳态误差是描述系统稳态性能的一种性能指标，稳态误差是描述系统稳态性能的一种性能指标，通通常在阶跃函数、常在阶跃函数、斜坡函数或加速度函数作用下进行测定斜坡函数或加速度函数作用下进行测定或计算。或计算。若时间趋于无穷时，若时间趋于无穷时，系统的输出量不等于输入系统的输出量不等于输入量或输入量的确定函数，量或输入量的确定函数，则系统存在稳态误差。则系统存在稳态误差。稳态误稳态误差是系统限制精度或抗扰动实力的一种度
18、量。差是系统限制精度或抗扰动实力的一种度量。限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法4、一阶系统的动态响应、一阶系统的动态响应能够用一阶微分方程描述的系统称为一阶系统，能够用一阶微分方程描述的系统称为一阶系统，它的典它的典型形式是一阶惯性环节，型形式是一阶惯性环节，即即(1)一阶系统的单位阶跃响应一阶系统的单位阶跃响应当当r(t)=1(t)时，时，有有c(t)=1-e-t/T t0(2)一阶系统的单位斜坡响应一阶系统的单位斜坡响应当当r(t)=t时，有时，有c(t)=t T+T e-t/T t0 限制方案的原理解读与分析图图3-5一阶惯性环节的单位阶跃响应曲线一阶惯性环节的单位阶跃
19、响应曲线 限制方案的原理解读与分析图图36一阶系统的单位斜坡响应曲线一阶系统的单位斜坡响应曲线 限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法5、二阶系统的动态响应、二阶系统的动态响应二阶系统的典型传递函数为二阶系统的典型传递函数为式中，式中，为阻尼比；为阻尼比；n为无阻尼自然振荡频率。为无阻尼自然振荡频率。若令若令s2+2ns+2n=0(称为系统特征方程称为系统特征方程),则两个特征根则两个特征根（也称极点）为（也称极点）为二阶系统的单位阶跃响应按取值的不同有二阶系统的单位阶跃响应按取值的不同有5种状况种状况1)欠阻尼：欠阻尼：014)零阻尼：零阻尼：=05)负阻尼：负阻尼：0 限制方
20、案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法5、二阶系统的动态响应、二阶系统的动态响应二阶系统的性能指标二阶系统的性能指标还有最大超调量、调整时间等还有最大超调量、调整时间等 限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法6、系统的稳定性分析、系统的稳定性分析1)系统稳定性概念系统稳定性概念对限制系统进行分析，对限制系统进行分析，就是分析限制系统就是分析限制系统能否满足对它所提出的性能指标要求，能否满足对它所提出的性能指标要求，分析某分析某些参数变更对系统性能的影响。些参数变更对系统性能的影响。工程上对系统工程上对系统性能进行分析的主要内容是稳定性分析、性能进行分析的主要内容是稳定性分
21、析、稳态稳态性能分析和动态性能分析。性能分析和动态性能分析。其中，其中，最重要的性能是稳定性，这是因为最重要的性能是稳定性，这是因为工程上所运用的限制系统必需是稳定的系统，工程上所运用的限制系统必需是稳定的系统，不稳定的系统根本无法工作。不稳定的系统根本无法工作。系统的稳定性是指自动限制系统在受到扰动系统的稳定性是指自动限制系统在受到扰动作用使平衡状态破坏后，作用使平衡状态破坏后，经过调整，经过调整，能重新达能重新达到平衡状态的性能。到平衡状态的性能。当系统受到扰动后偏离了当系统受到扰动后偏离了原来的平衡状态，原来的平衡状态，若这种偏离不断扩大，若这种偏离不断扩大，即使即使扰动消逝，扰动消逝，
22、系统也不能回到平衡状态，系统也不能回到平衡状态，这种系这种系统就是不稳定的。统就是不稳定的。系统的稳定性概念又分确定稳定性和相对稳系统的稳定性概念又分确定稳定性和相对稳定性两种。定性两种。系统的确定稳定性是指系统稳定（或不稳定）系统的确定稳定性是指系统稳定（或不稳定）的条件的条件,即系统稳定的充要条件。即系统稳定的充要条件。系统的相对系统的相对稳定性是指稳定系统的稳定程度。稳定性是指稳定系统的稳定程度。限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法6、系统的稳定性分析、系统的稳定性分析2）系统稳定的充要条件系统稳定的充要条件特征方程的全部的根的实部都必需是负数。特征方程的全部的根的实部都
23、必需是负数。即特征方程的全部的根都在复平面的左侧。即特征方程的全部的根都在复平面的左侧。对稳定的系统，对稳定的系统，若若的值的值|愈大，愈大，即即负实根或具有负实负实根或具有负实部的复根离虚轴部的复根离虚轴（Im轴）愈远轴）愈远;指指数曲线衰减得愈快，数曲线衰减得愈快，则系统的调整时间则系统的调整时间愈短，愈短，系统的相对系统的相对稳定性愈好稳定性愈好 限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法6、系统的稳定性分析、系统的稳定性分析 3）代数稳定性判据代数稳定性判据(劳斯劳斯-赫尔维茨稳定性判据赫尔维茨稳定性判据)劳斯劳斯-赫尔维茨稳定性判据的结论为：赫尔维茨稳定性判据的结论为：系统
24、稳定的充分且系统稳定的充分且必要的条件是：必要的条件是：(1)系统的特征方程的各项系数系统的特征方程的各项系数an,an-1,a0均为正值。均为正值。(2)主行列式主行列式n和各子行列式和各子行列式1,2,3,n-1的值均的值均大于零。大于零。限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法7、系统的稳态误差分析、系统的稳态误差分析1）什么是稳态误差）什么是稳态误差对于单位反馈系统，对于单位反馈系统，b(t)=c(t)，所以稳态误差所以稳态误差ess为为稳态误差的计算稳态误差的计算 限制方案的原理解读与分析三、时域分析法三、时域分析法7、系统的稳态误差分析、系统的稳态误差分析2）给定信号作
25、用下的稳态误差给定信号作用下的稳态误差 限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法1、频率特性的基本概念、频率特性的基本概念1)什么是频率特性什么是频率特性频率特性又称频率响应，频率特性又称频率响应，它是系统（或它是系统（或元件）对不同频率正弦输入信号的响应特性元件）对不同频率正弦输入信号的响应特性若设输入量为若设输入量为r(t)=Arsint则输出量将为则输出量将为c(t)=Acsin(t+)=MArsin(t+)上式中，上式中，输出量与输入量的幅值之比称输出量与输入量的幅值之比称为为“模模”，以以M表示表示(M=Ac/Ar)；输出量与输出量与输入量的相位移则用输入量的相位移则用表
26、示。表示。一个稳定的线性系统，一个稳定的线性系统，模模M和相位移和相位移都是频率都是频率的函数（随的函数（随的变更而变更），的变更而变更），所以通常写成所以通常写成M()和和()。G(j)=|G(j)|G(j)限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法1、频率特性的基本概念、频率特性的基本概念2）频率特性与传递函数的关系）频率特性与传递函数的关系3）频率特性的表示方式）频率特性的表示方式（1）数学式表示方式）数学式表示方式 G(j)=U()+jV()（直角坐标表示式）（直角坐标表示式）=|G(j)|G(j)(极坐标表示式）极坐标表示式）=M()ej()(指数表示式）指数表示式）（2）
27、图形表示方式）图形表示方式a.极坐标图（奈奎斯特极坐标图（奈奎斯特Nyquist图）或称幅相频率特图）或称幅相频率特性图性图b.对数坐标图（伯德对数坐标图（伯德Bode图）（幅、相分开）图）（幅、相分开）限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法2、典型环节的频率特性、典型环节的频率特性 限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法3、系统的开环频率特性、系统的开环频率特性1）系统的开环幅相频率特性（绘制系统的开环极坐标图）系统的开环幅相频率特性（绘制系统的开环极坐标图）限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法3、系统的开环频率特性、系统的开环频率特性1）系统的开
28、环幅相频率特性（绘制系统的开环极坐标图）系统的开环幅相频率特性（绘制系统的开环极坐标图）开环极坐标图的终点开环极坐标图的终点开环极坐标图的起点开环极坐标图的起点 限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法3、系统的开环频率特性、系统的开环频率特性2）系统的开环对数频率特性）系统的开环对数频率特性（绘制伯德图）（绘制伯德图）系统的开环对数幅频特性系统的开环对数幅频特性系统的开环对数相频特性系统的开环对数相频特性 限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法3、系统的开环频率特性、系统的开环频率特性2）系统的开环对数频率特性）系统的开环对数频率特性（绘制伯（绘制伯德图）德图）绘制
29、系统开环对数频率特性曲线的步骤绘制系统开环对数频率特性曲线的步骤一般如下：一般如下：(1)由系统开环传递函数求出各典型环节由系统开环传递函数求出各典型环节的交接频率（转折频率），的交接频率（转折频率），并从低到高依次并从低到高依次排列；排列；(2)当当=1时，时，曲线高度为曲线高度为L()=20lgK(若第一个交接频率若第一个交接频率10)，或当或当（）线线达到达到-180时时，L(g)线线在在0dB线线下方下方(Kg1)限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法5、稳定裕量与系统相对稳定性、稳定裕量与系统相对稳定性 1）相位稳定裕量）相位稳定裕量 =(c)-(-180)=180+(
30、c)2）增益稳定裕量）增益稳定裕量 限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法6、系统开环频率特性与系统性能的关系、系统开环频率特性与系统性能的关系 限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法6、系统开环频率特性与系统性能的关系、系统开环频率特性与系统性能的关系 1）低频段与稳态精度）低频段与稳态精度 系统稳态精度，系统稳态精度，即稳态误差即稳态误差ess的大小，的大小，取决于系统的取决于系统的放大系数放大系数K(开环增益开环增益)和系统的型别和系统的型别(积分个数积分个数)。积分个数积分个数确定着低频渐近线的斜率；确定着低频渐近线的斜率；放大系数放大系数K确定着渐近线的高
31、度。确定着渐近线的高度。(1)0型系统型系统:=0时时,L()=20lgK。(2)型系统型系统:=1时，时，L()=20lgK-20lg。(3)型系统型系统:=2时，时，L()=20lgK-40lg。开环对数幅频特性的低频渐近线斜率越大、位置越高，开环对数幅频特性的低频渐近线斜率越大、位置越高，对应的开环系统的积分个数越多、放大倍数越大，其系统的对应的开环系统的积分个数越多、放大倍数越大，其系统的稳态误差越小、稳态精度越高。稳态误差越小、稳态精度越高。限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法6、系统开环频率特性与系统性能的关系、系统开环频率特性与系统性能的关系2）中频段与动态性能）
32、中频段与动态性能中频段是指中频段是指L()线在穿越频率线在穿越频率c旁边的区旁边的区域。域。对于最小相位系统（即开环传递函数中无对于最小相位系统（即开环传递函数中无右极点），右极点），若开环对数幅频特性曲线的斜率为若开环对数幅频特性曲线的斜率为-20dB/dec，则对应的相角为则对应的相角为-90。中频段幅频特性在中频段幅频特性在c处的斜率，处的斜率，对系统的对系统的相稳裕量相稳裕量有很大的影响，有很大的影响，为保证相稳裕量为保证相稳裕量0，中频段斜率应取中频段斜率应取-20dB/dec，而且应占有而且应占有确定的频域宽度。确定的频域宽度。系统开环中频段的频域指标系统开环中频段的频域指标c和和
33、反映了反映了闭环系统动态响应的稳定性闭环系统动态响应的稳定性和快速性和快速性ts。由由开环中频段特性可分析对系统动态性能的影响。开环中频段特性可分析对系统动态性能的影响。c越大，越大，ts越小，系统的快速性越好。越小，系统的快速性越好。越大，越大，越小，系统的稳定性越好。越小，系统的稳定性越好。限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法6、系统开环频率特性与系统性能的关系、系统开环频率特性与系统性能的关系 3）高频段与动态性能高频段与动态性能 高频段通常是指高频段通常是指L()曲线在曲线在10c以后的区域，以后的区域，L()的渐近线的斜率在的渐近线的斜率在-60dB/dec及以下（如
34、及以下（如-80dB/dec）。）。由于高频段环节的转折频率很高，由于高频段环节的转折频率很高，因此，因此，对应环节的时间对应环节的时间常数都很小，常数都很小，而且随着而且随着L()线的下降，线的下降，其分贝数很低，其分贝数很低，所所以对系统的动态性能影响不是很大。以对系统的动态性能影响不是很大。在高频段，在高频段，通常有通常有L()0，即即|GK(j)|1,所以所以 限制方案的原理解读与分析四、频域分析法四、频域分析法6、系统开环频率特性与系统性能的关系、系统开环频率特性与系统性能的关系综上所述，综上所述，对于最小相位系统（开环系对于最小相位系统（开环系统无右极点），统无右极点），系统的开环
35、对数幅频特性干系统的开环对数幅频特性干脆反映了系统的动态和稳态性能。脆反映了系统的动态和稳态性能。三频段的三频段的概念，概念，为设计一个合理的限制系统提出了如为设计一个合理的限制系统提出了如下要求：下要求：(1)低频段的斜率要陡，低频段的斜率要陡，增益要大，增益要大，则则系统的稳态精度高。系统的稳态精度高。如系统要达到二阶无稳如系统要达到二阶无稳态误差，态误差，则则L()线低频段斜率应为线低频段斜率应为-40dB/dec。(2)中频段以斜率中频段以斜率-20dB/dec穿越穿越0dB线，线，且具有确定中频带宽，且具有确定中频带宽，则系统动态性能则系统动态性能好。好。(3)要提高系统的快速性，要
36、提高系统的快速性，则应提高穿则应提高穿越频率越频率c。(4)高频段的斜率要比低频段的斜率还要高频段的斜率要比低频段的斜率还要陡，陡，且且L()0，以提高系统抑制高频干扰以提高系统抑制高频干扰的实力。的实力。限制方案的原理解读与分析五、自动限制系统的校正五、自动限制系统的校正1、串联校正、串联校正串联校正将校正装置串联校正将校正装置Gc(s)串接在系统的前串接在系统的前向通道中向通道中 限制方案的原理解读与分析五、自动限制系统的校正五、自动限制系统的校正1、串联校正、串联校正1)串联超前校正串联超前校正 限制方案的原理解读与分析五、自动限制系统的校正五、自动限制系统的校正1、串联校正、串联校正2
37、)串联滞后校正串联滞后校正 限制方案的原理解读与分析五、自动限制系统的校正五、自动限制系统的校正1、串联校正、串联校正3)串联滞后串联滞后-超前校正超前校正 限制方案的原理解读与分析五、自动限制系统的校正五、自动限制系统的校正1、串联校正、串联校正4)调整器调整器(Adjustor)满足确定规律的满足确定规律的一种串联校正装置一种串联校正装置P(比例比例)调整器调整器(ProportionalAdjustor)PD(比例比例-微分微分)调整器调整器(Proportional-DerivativeAdjustor)PI(比例比例-积分积分)调整器调整器(Proportional-Integral
38、Adjustor)PID(比例比例-积分积分-微分微分)调整器调整器(Proportional-Integral-DerivativeAdjustor)限制方案的原理解读与分析五、自动限制系统的校正五、自动限制系统的校正2、反馈校正、反馈校正 限制方案的原理解读与分析五、自动限制系统的校正五、自动限制系统的校正2、反馈校正、反馈校正 限制方案的原理解读与分析五、自动限制系统的校正五、自动限制系统的校正3、顺馈补偿、顺馈补偿具有扰动顺馈补偿的复合限制具有扰动顺馈补偿的复合限制 限制方案的原理解读与分析五、自动限制系统的校正五、自动限制系统的校正3、顺馈补偿、顺馈补偿具有输入顺馈补偿的复合限制具有输入顺馈补偿的复合限制