電力拖動自動控制系統(tǒng)：運動控制系統(tǒng)：第九章

1、伺服系統(tǒng)第 3 篇n伺服（伺服（Servo）意味著）意味著“伺候伺候”和和“服從服從”。n狹義伺服系統(tǒng)又稱位置隨動系統(tǒng)，其被控制量（輸出量）是負載機狹義伺服系統(tǒng)又稱位置隨動系統(tǒng)，其被控制量（輸出量）是負載機械空間位置的線位移或角位移，當(dāng)位置給定量（輸入量）作任意變械空間位置的線位移或角位移，當(dāng)位置給定量（輸入量）作任意變化時，系統(tǒng)的主要任務(wù)是使輸出量快速而準確地復(fù)現(xiàn)給定量的變化?；瘯r，系統(tǒng)的主要任務(wù)是使輸出量快速而準確地復(fù)現(xiàn)給定量的變化。n廣義的伺服系統(tǒng)是精確地跟蹤或復(fù)現(xiàn)某個給定過程的控制系統(tǒng)，也廣義的伺服系統(tǒng)是精確地跟蹤或復(fù)現(xiàn)某個給定過程的控制系統(tǒng)，也可稱作隨動系統(tǒng)?？煞Q作隨動系統(tǒng)。 伺服系

2、統(tǒng)的定義伺服系統(tǒng)的定義: 伺服系統(tǒng)的定義伺服系統(tǒng)的定義:數(shù)控機床伺服系統(tǒng)內(nèi)容提要內(nèi)容提要n伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成n伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型n伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成n伺服系統(tǒng)的功能是使輸出快速而準確地復(fù)現(xiàn)給定，對伺服系統(tǒng)具有如伺服系統(tǒng)的功能是使輸出快速而準確地復(fù)現(xiàn)給定，對伺服系統(tǒng)具有如下的基本要求：下的基本要求： 1) 1) 穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 伺服系統(tǒng)在給定輸入和外界干擾下，能在短暫的過伺服系統(tǒng)在給定輸入和外界干擾下，能在短暫的過渡過程后，達到新的平衡狀態(tài)，或者恢復(fù)到原先的平衡狀態(tài)。渡過程后，

3、達到新的平衡狀態(tài)，或者恢復(fù)到原先的平衡狀態(tài)。 2)2)精度高精度高 伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量跟隨給定值的精確程度，如伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量跟隨給定值的精確程度，如精密加工的數(shù)控機床，要求很高的定位精度。精密加工的數(shù)控機床，要求很高的定位精度。 3)3)動態(tài)響應(yīng)快動態(tài)響應(yīng)快 動態(tài)響應(yīng)是伺服系統(tǒng)重要的動態(tài)性能指標，要求系動態(tài)響應(yīng)是伺服系統(tǒng)重要的動態(tài)性能指標，要求系統(tǒng)對給定的跟隨速度足夠快、超調(diào)小，甚至要求無超調(diào)統(tǒng)對給定的跟隨速度足夠快、超調(diào)小，甚至要求無超調(diào). . 4) 4)抗擾動能力強抗擾動能力強 在各種擾動作用時，系統(tǒng)輸出動態(tài)變化小，恢復(fù)在各種擾動作用時，系統(tǒng)輸出動態(tài)變化小，恢復(fù)時間快，振蕩

4、次數(shù)少，甚至要求無振蕩。時間快，振蕩次數(shù)少，甚至要求無振蕩。 一一.伺服系統(tǒng)的基本要求及特征伺服系統(tǒng)的基本要求及特征-基本要求基本要求9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成1)必須具備高精度的傳感器，能準確地給出輸出量的電信號。必須具備高精度的傳感器，能準確地給出輸出量的電信號。2)功率放大器以及控制系統(tǒng)都必須是可逆的。功率放大器以及控制系統(tǒng)都必須是可逆的。3)足夠大的調(diào)速范圍及足夠強的低速帶載性能。足夠大的調(diào)速范圍及足夠強的低速帶載性能。4)快速的響應(yīng)能力和較強的抗干擾能力。快速的響應(yīng)能力和較強的抗干擾能力。 一一.伺服系統(tǒng)的基本要求及特征伺服系統(tǒng)的基本要求及特征-特征特征9.

5、19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成l伺服系統(tǒng)由伺服電動機、功率驅(qū)動器、控制器和傳感器四大部分組伺服系統(tǒng)由伺服電動機、功率驅(qū)動器、控制器和傳感器四大部分組成。成。l除了位置傳感器外，可能還需要電壓、電流和速度傳感器。除了位置傳感器外，可能還需要電壓、電流和速度傳感器。 二二.伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)的組成-基本要素基本要素9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成圖9-1 位置伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖A）開環(huán)系統(tǒng) b）半閉環(huán)系統(tǒng) c）全閉環(huán)系統(tǒng) 二二.伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)的組成-基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成 二二.伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)的

6、組成-伺服電機伺服電機9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成 二二.伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)的組成-編碼器編碼器二進制碼盤二進制碼盤 循環(huán)碼盤循環(huán)碼盤二進制碼盤二進制碼盤:同心園環(huán)為碼道同心園環(huán)為碼道,道數(shù)與二進制位數(shù)相同道數(shù)與二進制位數(shù)相同,內(nèi)層為高位內(nèi)層為高位,最外層為低最外層為低位位.由內(nèi)層到外層按二進制編碼由內(nèi)層到外層按二進制編碼.光電元件產(chǎn)生電脈沖信號。光電元件產(chǎn)生電脈沖信號?！按执笳`差粗大誤差”：兩位以上數(shù)字同時改變。：兩位以上數(shù)字同時改變。01111000循環(huán)碼循環(huán)碼:相鄰碼道之間只有一個碼變化相鄰碼道之間只有一個碼變化. 9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特

7、征及組成 三三.伺服系統(tǒng)的性能指示伺服系統(tǒng)的性能指示-檢測誤差檢測誤差位置傳感器誤差量級電位器自整角機旋轉(zhuǎn)變壓器圓盤式感應(yīng)同步器直線式感應(yīng)同步器光電和磁性編碼器度(0)10角分()角秒()微米(um)3600/N表9-2位置傳感器的誤差范圍9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成l伺服系統(tǒng)實際位置與目標值之間的誤差，稱作系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差。伺服系統(tǒng)實際位置與目標值之間的誤差，稱作系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差。l由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差可分為三類：位置誤差、速度誤由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差可分為三類：位置誤差、速度誤差和加速度誤差。差和加速度誤差。l伺服系統(tǒng)在動態(tài)調(diào)節(jié)過程中性

8、能指標稱為動態(tài)性能指標，如超調(diào)量、跟伺服系統(tǒng)在動態(tài)調(diào)節(jié)過程中性能指標稱為動態(tài)性能指標，如超調(diào)量、跟隨速度及時間、調(diào)節(jié)時間、振蕩次數(shù)、抗擾動能力等。隨速度及時間、調(diào)節(jié)時間、振蕩次數(shù)、抗擾動能力等。 三三.伺服系統(tǒng)的性能指示伺服系統(tǒng)的性能指示-系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成 三三.伺服系統(tǒng)的性能指示伺服系統(tǒng)的性能指示-系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差圖9-3 線性位置伺服系統(tǒng)一般動態(tài)結(jié)構(gòu)圖9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成圖9-4 位置伺服系統(tǒng)的典型輸入信號a）位置階躍輸入 b）速度輸入 c）加速度輸入 三三.伺服系統(tǒng)的性能指示伺服系統(tǒng)的性能指示-系統(tǒng)誤差系

9、統(tǒng)誤差9.19.1伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)的特征及組成伺服系統(tǒng)在三種單位輸入信號的作用下給定穩(wěn)態(tài)誤差伺服系統(tǒng)在三種單位輸入信號的作用下給定穩(wěn)態(tài)誤差 三三.伺服系統(tǒng)的性能指示伺服系統(tǒng)的性能指示-系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差9.29.2伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型l直流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件為直流伺服電動機，中、小功率的伺服系直流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件為直流伺服電動機，中、小功率的伺服系統(tǒng)采用直流永磁伺服電動機，當(dāng)功率較大時，也可采用電勵磁的直統(tǒng)采用直流永磁伺服電動機，當(dāng)功率較大時，也可采用電勵磁的直流伺服電動機。流伺服電動機。l直流無刷電動機與直流電動機有相同的控制特性，也可歸入直流伺直

10、流無刷電動機與直流電動機有相同的控制特性，也可歸入直流伺服系統(tǒng)。服系統(tǒng)。9.29.2伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型01111dddLeULELILRdtdITJTJdtdmddtjl直流伺服電動機的狀態(tài)方程直流伺服電動機的狀態(tài)方程l機械傳動機構(gòu)的狀態(tài)方程機械傳動機構(gòu)的狀態(tài)方程 一一.直流伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型直流伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型 9.29.2伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型 一一.直流伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型直流伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型 l驅(qū)動裝置的近似等效傳遞函數(shù)驅(qū)動裝置的近似等效傳遞函數(shù)l狀態(tài)方程狀態(tài)方程 1ssKT scssds

11、duTKUTdtdU0019.29.2伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型l控制對象的數(shù)學(xué)模型（狀態(tài)方程控制對象的數(shù)學(xué)模型（狀態(tài)方程）0001111mTdLdeddldsdcssddtjCdITdtJJdICIUdtTLLdUKUudtTT 一一.直流伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型直流伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型 9.29.2伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型 一一.直流伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型直流伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型 圖9-5直流伺服系統(tǒng)控制對象結(jié)構(gòu)圖9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l校正裝置串聯(lián)配置在前向通道的校正方式稱為串聯(lián)校正，一般把校正裝置

12、串聯(lián)配置在前向通道的校正方式稱為串聯(lián)校正，一般把串聯(lián)校正單元稱作調(diào)節(jié)器，所以又稱為調(diào)節(jié)器校正。串聯(lián)校正單元稱作調(diào)節(jié)器，所以又稱為調(diào)節(jié)器校正。l若校正裝置與前向通道并行，則稱為并聯(lián)校正；信號流向與前向若校正裝置與前向通道并行，則稱為并聯(lián)校正；信號流向與前向通道相同時，稱作前饋校正；信號流向與前向通道相反時，則稱通道相同時，稱作前饋校正；信號流向與前向通道相反時，則稱作反饋校正。作反饋校正。l常用的調(diào)節(jié)器有比例微分（常用的調(diào)節(jié)器有比例微分（PD）調(diào)節(jié)器、比例積分（）調(diào)節(jié)器、比例積分（PI）調(diào)）調(diào)節(jié)器以及比例積分微分（節(jié)器以及比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器，設(shè)計中可根據(jù)實際）調(diào)節(jié)器，設(shè)計中可根據(jù)實際伺

13、服系統(tǒng)的特征進行選擇。伺服系統(tǒng)的特征進行選擇。9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l在系統(tǒng)的前向通道上串聯(lián)在系統(tǒng)的前向通道上串聯(lián)PD調(diào)節(jié)器校正裝置，可以使相位超前，調(diào)節(jié)器校正裝置，可以使相位超前，以抵消慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)使相位滯后而產(chǎn)生的不良后果。以抵消慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)使相位滯后而產(chǎn)生的不良后果。lPD調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為( )(1)PDpdWsKs 一一.調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù) 9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l如果系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能滿足要求，并有一定的穩(wěn)定裕量，而穩(wěn)態(tài)如果系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能滿足要求，并有一定的穩(wěn)定裕量，而穩(wěn)態(tài)誤差較大，則可以用誤差較大，則

14、可以用PI調(diào)節(jié)器進行校正。調(diào)節(jié)器進行校正。lPI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為1( )()iPIpisWsKs 一一.調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù) 9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l將將PD串聯(lián)校正和串聯(lián)校正和PI串聯(lián)校正聯(lián)合使用，構(gòu)成串聯(lián)校正聯(lián)合使用，構(gòu)成PID調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器。l如果合理設(shè)計則可以綜合改善伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特性。如果合理設(shè)計則可以綜合改善伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特性。lPID串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為(1)(1)( )idPIDpissWsKs 一一.調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù) 9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計 二二

15、.單環(huán)位置伺服系統(tǒng)單環(huán)位置伺服系統(tǒng) l對于直流伺服電動機可以采用單位置環(huán)控制方式，直接設(shè)計位置對于直流伺服電動機可以采用單位置環(huán)控制方式，直接設(shè)計位置調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器APR。l為了避免在過渡過程中電流沖擊過大，應(yīng)采用電流截止反饋保護，為了避免在過渡過程中電流沖擊過大，應(yīng)采用電流截止反饋保護，或者選擇允許過載倍數(shù)比較高的伺服電動機?；蛘哌x擇允許過載倍數(shù)比較高的伺服電動機。圖9-7 單環(huán)位置伺服系統(tǒng)APR位置調(diào)節(jié)器 UPE驅(qū)動裝置SM直流伺服電動機 BQ位置傳感器9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計IdLC1/Ud0en(s)Tl+1Tms2Tms+(s)Tl+1()R(s) 二二.單環(huán)位置伺服系

16、統(tǒng)單環(huán)位置伺服系統(tǒng) l從第二章我們知道直流電動機的數(shù)學(xué)模型為：從第二章我們知道直流電動機的數(shù)學(xué)模型為：圖9-8 直流伺服系統(tǒng)控制對象結(jié)構(gòu)圖9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計 二二.單環(huán)位置伺服系統(tǒng)單環(huán)位置伺服系統(tǒng) l忽略負載轉(zhuǎn)矩，直流伺服系統(tǒng)控制對象傳遞函數(shù)為忽略負載轉(zhuǎn)矩，直流伺服系統(tǒng)控制對象傳遞函數(shù)為l機電時間常數(shù)機電時間常數(shù) 2/()( )(1)(1)seobjsmlmKjCWss T sT TsT seTmCCJRTl采用采用PD調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為( )( )(1)APRPDpdWsWsKs9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l伺服系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)伺服系統(tǒng)

17、開環(huán)傳遞函數(shù)l系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù) 2(1)( )(1)(1)dopsmlmKsWss T sT TsT spseK KKjC 二二.單環(huán)位置伺服系統(tǒng)單環(huán)位置伺服系統(tǒng) 4mlTT2121(1)(1)mlmT TsT sTsT s sTTT21一般來講：一般來講： 9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計 二二.單環(huán)位置伺服系統(tǒng)單環(huán)位置伺服系統(tǒng) 圖9-9 單位置環(huán)控制直流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖l用系統(tǒng)的開環(huán)零點消去慣性時間常數(shù)最大的開環(huán)極點，以加快系統(tǒng)的響應(yīng)用系統(tǒng)的開環(huán)零點消去慣性時間常數(shù)最大的開環(huán)極點，以加快系統(tǒng)的響應(yīng)過程。過程。l系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) 2( )(1)(1)

18、opsKWss T sT s9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計 二二.單環(huán)位置伺服系統(tǒng)單環(huán)位置伺服系統(tǒng) l伺服系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)伺服系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)l閉環(huán)傳遞函數(shù)的特征方程式閉環(huán)傳遞函數(shù)的特征方程式 3222( )()clssKWsTT sTT ssK 0)(2232KssTTsTTssl用用Routh穩(wěn)定判據(jù)，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，須使：穩(wěn)定判據(jù)，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，須使：22TTTTKss9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計 二二.單環(huán)位置伺服系統(tǒng)單環(huán)位置伺服系統(tǒng) 圖9-10 單位置環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)對數(shù)幅頻特性9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計 三三.雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)雙環(huán)位置

19、伺服系統(tǒng) l在電流閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，設(shè)計位置調(diào)節(jié)器，構(gòu)成位置伺服系在電流閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，設(shè)計位置調(diào)節(jié)器，構(gòu)成位置伺服系統(tǒng)，位置調(diào)節(jié)器的輸出限幅是電流的最大值。統(tǒng)，位置調(diào)節(jié)器的輸出限幅是電流的最大值。圖9-11 雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l忽略負載轉(zhuǎn)矩時，帶有電流閉環(huán)控制對象的傳遞函數(shù)為忽略負載轉(zhuǎn)矩時，帶有電流閉環(huán)控制對象的傳遞函數(shù)為lAPR選用選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)2/()( )(1)TobjiCjJWss Ts1( )( )()iAPRPIpisWsWsKs 三三.雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)雙環(huán)位置伺服系統(tǒng) 圖9-12 雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖9.3

20、9.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為l系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù) 23(1)(1)/()( )(1)(1)piiTopiiiKsKsCjJWsss Tss TspTiK CKjJ 三三.雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)雙環(huán)位置伺服系統(tǒng) l伺服系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為伺服系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為l特征方程式特征方程式特征方程式未出現(xiàn)特征方程式未出現(xiàn)s的二次項，由的二次項，由Routh穩(wěn)定判據(jù)可知，系統(tǒng)不穩(wěn)定。穩(wěn)定判據(jù)可知，系統(tǒng)不穩(wěn)定。43(1)( )icliiKsWsTssKsK430iITssKsK9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l將將APR改用改用PID調(diào)節(jié)

21、器，其傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)l伺服系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)伺服系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) (1)(1)( )( )idAPRPIDpissWsWsKs23(1)1)(1)1)/()( )(1)(1)pididTopiiiKssKssCjJWsss Tss Ts（ 三三.雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)雙環(huán)位置伺服系統(tǒng) l閉環(huán)傳遞函數(shù)閉環(huán)傳遞函數(shù)l系統(tǒng)特征方程式系統(tǒng)特征方程式432(1)(1)( )()idcliididKssWsTssKsKsK 432()0iididTssKsKsK 9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計 三三.雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)雙環(huán)位置伺服系統(tǒng) l由由Routh穩(wěn)定判據(jù)求得系統(tǒng)穩(wěn)定的條件穩(wěn)定判據(jù)求得

22、系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 ()()()1idiidididiidTKT圖9-13 采用PID控制的雙環(huán)控制伺服系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)對數(shù)幅頻特性9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l若若APR仍采用仍采用PI調(diào)節(jié)器，可在位置反饋的基礎(chǔ)上，再加上微分負反饋，調(diào)節(jié)器，可在位置反饋的基礎(chǔ)上，再加上微分負反饋，即轉(zhuǎn)速負反饋。即轉(zhuǎn)速負反饋。圖9-14 帶有微分負反饋的伺服系統(tǒng) 三三.雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)雙環(huán)位置伺服系統(tǒng) 9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計圖9-15 帶有微分負反饋的伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 三三.雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)雙環(huán)位置伺服系統(tǒng) 9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計圖9-17 直流轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖 四四.三環(huán)位置伺服系統(tǒng)三環(huán)位置伺服系統(tǒng) 圖9-20 位置閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖 9.39.3伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)的設(shè)計l位置環(huán)控制對象的傳遞函數(shù)位置環(huán)控制對象的傳遞函數(shù)l開環(huán)傳遞函數(shù)開環(huán)傳遞函數(shù) *32( )(1)/( )( )()mNnobjnNnNsKsjWsss T ssKsK32(1)/( )( )()NnopAPRnNnNKsjWsWss T ssKsK 四四.三環(huán)位置伺服系統(tǒng)三環(huán)位置伺服系統(tǒng) lAPR選用選用P調(diào)節(jié)器就可實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差，則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器就可實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差，則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)l開