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第八单元调节器和补偿器1

目的1

要求1

学习指导2

1 简介3

2跟踪控制系统——综述4

2.1性能要求4

2.2稳态性能4

2.3动态性能5

2.4增益裕度、相位裕度和瞬态响应7

2.5设计问题——小结9

3 S平面上的补偿9

3.1系统的稳定10

3.2根轨迹的说明11

3.3增益的选择12

3.4阻尼线13

3.5用根轨迹设计的一个问题16

4利用频率响应的补偿17

4.1减少相位迟后17

4.2选择补偿参数19

4.3瞬态响应的估计21

4.4增益的选择24

4.5一个设计练习27

4.6补偿——小结29

5频率域内的扰动29

5.1扰动传递函数29

5.2频率域内信号的表示32

5.3随机信号34

5.4扰动响应预测38

5.5闭环扰动响应40

5.6小结42

6调节器调整的经验方法42

6.1开环方法42

6.2闭环方法44

6.3小结45

7单元总结45

自评题答案46

第九单元多环策略55

目的55

要求55

1 简介57

2环控制中存在的问题57

2.1扰动的特性58

2.2扰动进入点的影响61

2.3调节器增益变化的影响61

2.4小结64

3级联控制64

3.1什么是级联控制64

3.2级联控制应用的特例64

3.3级控制的若干一般性考虑70

3.4级联控制的常用例子73

3.5小结74

4顺馈控制74

4.1什么是顺馈控制？74

4.2锅炉水位控制系统76

4.3小结80

5 比例调节80

5.1一个特例80

5.2小结81

6双变量控制82

6.1简介82

6.2一个特定的双变量控制系统82

6.3为何互相干扰构成问题84

6.4通过重新织控制策略来减少互相作用86

6.5小结90

7单元总结91

自评题答案91

第十单元非线性95

目的95

要求95

学习指导96

1 简介96

2非线性97

2.1线性模型97

2.2非线性模型98

2.3非线性特性举例99

.3.1间隙—当齿轮不匹配时产生99

2.3.2死区100

2.3.3开关元件100

2.3.4摩擦力101

2.4小结101

3线性化101

3.1利用反馈使元件线性化102

3.2模型的线性化103

3.3小结103

4描述函数104

4.1描述函数的求取104

4.2一种应用106

4.3卫星跟踪天线111

4.4小结113

5根据微分方程预测响应114

5.1系统的状态空间表示法114

5.2状态的图解表示法115

5.3闭环响应的预测117

5.4相平面图的绘制123

5.5小结126

6仿真——当其它方法失败时126

6.1仿真意味着什么126

7单元总结和注意点127

自评题答案128

第十一单元调节器和计算机132

目的132

要求132

学习指导133

1 简介134

2工业调节器134

2.1调节器的基本组成134

2.2前部面板136

2.3侧面板137

2.4小结141

3补偿器141

3.1超前补偿141

3.2利用频率响应设计补偿器145

3.3超前补偿器的作用148

3.4迟后补偿148

3.5频率域内的迟后补偿149

3.6迟后－超前补偿151

3.7补偿网络153

3.7.1超前网络153

3.7.2迟后网络154

3.7.3迟后－超前网络154

3.8小结155

4过程控制系统中的数字计算机155

4.1第4节至第8节的简介155

4.2计算机在控制中的功能157

4.3发电站上的一种应用160

4.4化学工业中的一种应用161

4.5小结162

5计算机控制的特点162

5.1数据的数字表达162

5.2数字量与模拟量的相互转换163

5.3采样和扫描164

5.4计算机－过程的接口165

5.5计算机－操作手的接口165

5.6小结167

6控制计算机167

6.1计算机的运行167

6.2直接数字控制168

6.3小结171

7计算机控制的若干定时考虑177

7.1定时之举例177

7.2小结178

8计算机控制的前景178

自评题答案180

附录Ⅰ 超前补偿网络的传递函数的推导183

附录Ⅱ 迟后补偿网络的传递函数184

第十二单元 最优控制185

目的要求185

学习指导185

1简介186

2性能指标186

2.1数学表述187

2.2小结189

3登山法189

3.1性能等值线190

3.2参数的逐次变分法192

3.3登山法中的问题193

3.4利用解析方法求顶点194

3.5小结195

4庞特里雅金方法195

4.1问题的提出196

4.1.1建立状态空间模型196

4.1.2构成评价函数196

4.1.3把评价函数转化为微分方程197

4.1.4建立哈米尔顿函数197

4.1.5求哈米尔顿函数的极小值198

4.1.6构成协态方程199

4.1.7算出协态变量的变化200

4.1.8边值问题201

4.1.9建造控制器202

4.2算入成本203

4.2.1构成评价函数203

4.2.2建立状态空间模型203

4.2.3把评价函数转化为微分方程203

4.2.4建立哈米尔顿函数203

4.2.5求哈米尔顿函数的极小值203

4.2.6构成协态方程204

4.2.7求出协态变量的变化204

4.2.8求解边值问题204

4.2.9是否存在一个‘最好的’最优？205

4.2.10解释数学解206

4.3一种重新评价207

4.3.1建立状态空间模型207

4.3.2构成评价函数207

4.3.3将评价函数转化为微分方程208

4.3.4建立哈米尔顿函数208

4.3.5求哈米尔顿函数的极小值208

4.3.6构成协态方程208

4.3.7算出协态变量的变化209

4.3.8边值问题209

4.3.9开环还是闭环？210

4.4结212

5带有计算机的最优控制213

6 总结214

自评题答案214

附录一述语索引217

附录二单位制索引223