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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