zhaoming510：
第二章書中講的是基本的控制系統(tǒng)的知識，關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?！鞠到y(tǒng)不穩(wěn)定的原因】控制回路必須具有負反饋。在圖3-1中，如果求和連接器符號“－”與“＋”被顛倒了，將導致不穩(wěn)定。許多人有顛倒測速計、熱敏電阻、或者電壓傳感器的接頭的經(jīng)驗，由于正反饋導致控制系統(tǒng)產(chǎn)生的校正信號向錯誤方向運動，使得系統(tǒng)跑飛。如發(fā)出正向響應指令，于是系統(tǒng)應該就真實地執(zhí)行正向響應；但是若反饋信號反向，則結果是使求和連接點執(zhí)行一個猶如被控對象產(chǎn)生反向響應的運作。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，周而復始，系統(tǒng)就跑飛了。錯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。與反饋接線錯誤所導致的不穩(wěn)定不同，由相位滯后的積累導致的不穩(wěn)定通常發(fā)生在某一個頻率點上。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。在某一個頻率點上的不穩(wěn)定性，特別是在高頻，是一個嚴重的問題，這與我們的直覺是不一致的。對這一問題的自然反應就是想知道：“為什么不避免在振蕩頻率點激勵控制系統(tǒng)？”對于這個問題，那是由于所有系統(tǒng)都有噪聲，噪聲實際上包含所有的頻率，如果一個系統(tǒng)在某一個頻率不穩(wěn)定，通常在幾個微秒內系統(tǒng)就能找到該頻率。[圖片]圖3-1由于正反饋而導致的不穩(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。這個控制系統(tǒng)用一個240Hz的正弦波激勵，每個方框產(chǎn)生一定的相位滯后?？刂破鳛镻I控制器，它產(chǎn)生一個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)，至少存在一個這樣的頻率，它的相位滯后積累為180?，但是單有這個條件不足以導致不穩(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，控制回路中的每個環(huán)節(jié)都有增益。整個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環(huán)節(jié)的增益之和。若在某一個頻率其相位漂移為180?，而整個控制回路的增益比較低時，例如10%(-20dB)，那么符號反向也不會產(chǎn)生持續(xù)的振蕩，因為信號在通過整個控制回路的時候，已被控制回路充分衰減掉了。不穩(wěn)定需要兩個條件：符號反相與整個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)則對這個問題給出了進一步的了解。首先，GH是控制回路增益的數(shù)學表達式。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致系統(tǒng)的開環(huán)特性產(chǎn)生一個反向的效果，也就是形成不是負反饋而是一個不穩(wěn)定的正反饋。另外開環(huán)的增益裕度也是一個重要的特征量，尤其是開環(huán)增益在GH＝1的情況下，相位如果產(chǎn)生反向就很危險了。