zhaoming510：
第二章書中講的是基本的控制系統(tǒng)的知識，關(guān)于頻域分析和拉普拉斯變換的，理論性的東西就不貼出來了。【系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因】控制回路必須具有負(fù)反饋。在圖3-1中，如果求和連接器符號“－”與“＋”被顛倒了，將導(dǎo)致不穩(wěn)定。許多人有顛倒測速計(jì)、熱敏電阻、或者電壓傳感器的接頭的經(jīng)驗(yàn)，由于正反饋導(dǎo)致控制系統(tǒng)產(chǎn)生的校正信號向錯(cuò)誤方向運(yùn)動(dòng)，使得系統(tǒng)跑飛。如發(fā)出正向響應(yīng)指令，于是系統(tǒng)應(yīng)該就真實(shí)地執(zhí)行正向響應(yīng)；但是若反饋信號反向，則結(jié)果是使求和連接點(diǎn)執(zhí)行一個(gè)猶如被控對象產(chǎn)生反向響應(yīng)的運(yùn)作。控制器于是產(chǎn)生更大的正向指令信號，系統(tǒng)繼續(xù)產(chǎn)生更大的正向響應(yīng)，周而復(fù)始，系統(tǒng)就跑飛了。錯(cuò)誤的連線并非控制回路中產(chǎn)生符號改變的僅有方式，它也可以由整個(gè)控制回路的足夠多的相位滯后的積累產(chǎn)生。與反饋接線錯(cuò)誤所導(dǎo)致的不穩(wěn)定不同，由相位滯后的積累導(dǎo)致的不穩(wěn)定通常發(fā)生在某一個(gè)頻率點(diǎn)上。上述就是不穩(wěn)定控制系統(tǒng)振蕩的原因；這種系統(tǒng)即便反饋線接反，也是不會跑飛的。在某一個(gè)頻率點(diǎn)上的不穩(wěn)定性，特別是在高頻，是一個(gè)嚴(yán)重的問題，這與我們的直覺是不一致的。對這一問題的自然反應(yīng)就是想知道：“為什么不避免在振蕩頻率點(diǎn)激勵(lì)控制系統(tǒng)？”對于這個(gè)問題，那是由于所有系統(tǒng)都有噪聲，噪聲實(shí)際上包含所有的頻率，如果一個(gè)系統(tǒng)在某一個(gè)頻率不穩(wěn)定，通常在幾個(gè)微秒內(nèi)系統(tǒng)就能找到該頻率。[圖片]圖3-1由于正反饋而導(dǎo)致的不穩(wěn)定 為說明相位滯后是如何積累的，把圖3-1所示示例改為圖3-2。這個(gè)控制系統(tǒng)用一個(gè)240Hz的正弦波激勵(lì)，每個(gè)方框產(chǎn)生一定的相位滯后。控制器為PI控制器，它產(chǎn)生一個(gè)4?的小滯后；功率變換器通常也產(chǎn)生滯后，這里產(chǎn)生了25?的滯后；被控對象引入了90?的滯后，這是隨后要討論的積分器特征；最后，反饋單元的固有缺陷產(chǎn)生另外的61?滯后。所有的這些滯后之和是180?，等效于符號反相，因此一個(gè)240Hz的信號在它經(jīng)過控制回路后，其符號改變了，這也就是正反饋。[圖片]圖3-2控制系統(tǒng)中各回路產(chǎn)生的相位滯后 對于大多數(shù)控制系統(tǒng)，至少存在一個(gè)這樣的頻率，它的相位滯后積累為180?，但是單有這個(gè)條件不足以導(dǎo)致不穩(wěn)定。要產(chǎn)生不穩(wěn)定，控制回路的增益還必須等于1。同樣地，與相位滯后類似，控制回路中的每個(gè)環(huán)節(jié)都有增益。整個(gè)控制回路的總增益是各環(huán)節(jié)的增益之積、若以對數(shù)為單位的分貝來度量，那么控制回路的總增益則是單個(gè)環(huán)節(jié)的增益之和。若在某一個(gè)頻率其相位漂移為180?，而整個(gè)控制回路的增益比較低時(shí)，例如10%(-20dB)，那么符號反向也不會產(chǎn)生持續(xù)的振蕩，因?yàn)樾盘栐谕ㄟ^整個(gè)控制回路的時(shí)候，已被控制回路充分衰減掉了。不穩(wěn)定需要兩個(gè)條件：符號反相與整個(gè)控制回路的總增益為1。這樣，控制回路產(chǎn)生自持振蕩，信號通過控制回路后，無衰減地反相了，然后加回到它本身，無限制地周而復(fù)始。圖3-3圖示說明了產(chǎn)生這種現(xiàn)象的條件。圖2-5中G/(1+GH)注1規(guī)則對這個(gè)問題給出了進(jìn)一步的了解。首先，GH是控制回路增益的數(shù)學(xué)表達(dá)式。前向路徑G含控制律、功率變換器和被控對象。這里的反饋路徑H只含反饋環(huán)節(jié)。注意到控制回路增益0dB∠-180?等效于GH=-1，如果GH=-1，控制回路傳遞函數(shù)G/(1+GH)的分母則為0，這將產(chǎn)生一個(gè)無窮大的數(shù)。[圖片]筆記：現(xiàn)在終于理解為什么要在系統(tǒng)的開環(huán)穿越頻率處來保證一定的相位欲度了，相位欲度不夠的情況下會導(dǎo)致系統(tǒng)的開環(huán)特性產(chǎn)生一個(gè)反向的效果，也就是形成不是負(fù)反饋而是一個(gè)不穩(wěn)定的正反饋。另外開環(huán)的增益裕度也是一個(gè)重要的特征量，尤其是開環(huán)增益在GH＝1的情況下，相位如果產(chǎn)生反向就很危險(xiǎn)了。