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            伺服控制專輯——系統動力學

            2020-2-3 15:55| 發布者: 液壓哥| 查看: 1406| 評論: 0 |原作者: 何漢林

            簡介:物理系統動力學 可以使用微分方程來描述動態特性。將傳遞函數(TF)用拉普拉斯算子的方式表示出來會便于理解。每個傳遞函數都具有時域特性和頻域特性,時域對應著階躍響應,頻域對應著幅頻特性。例如: 積分環節TF(K)( ...

            物理系統動力學

            可以使用微分方程來描述動態特性。將傳遞函數(TF)用拉普拉斯算子的方式表示出來會便于理解。每個傳遞函數都具有時域特性和頻域特性,時域對應著階躍響應,頻域對應著幅頻特性。例如:

            積分環節TF(K)(K為增益)

            -單位油缸進油量為K mm / s,油缸進油時,表現出速度特性(v=Q/A),但對于位移來說,就是積分過程。速度的積分是位移。階躍-上升,僅在輸入指令為0時停止。頻率-增益隨著-20dB/ dec的頻率而衰減,;相位滯后始終-90°。(這是積分環節的典型伯德圖特征,具體推導可參見《自動控制原理》

            一階TF(K,T)-(K為增益,T為慣性環節的周期)

            例如伺服閥的指令輸入為mA時,其輸出流量以指數方式上升至K l / min。(此時伺服閥等效為一階慣性環節)階躍-初始斜率K /T,在4.T之后達到穩態值。頻率-帶寬(-3dB)和45°相位滯后為1 /T(rad / s)。(角頻率為1/T時是慣性環節的轉折頻率。所謂轉折頻率,就是從該頻率處,幅值還是顯著下降,以-20DB/dec 的斜率下降)

            二階TF(K,kesi ,wn)-

            例如 -單位質量/彈簧系統就是一個典型的二階震蕩系統。在外部力的驅動下,其系統震蕩的固有頻率為wn,衰減阻尼系數為kesi,kese=(K/m)^1/2。K為彈簧的剛度。在液壓系統中,K為容腔的剛度。 90°相位滯后點出現在wn處,但實際峰值dB頻率出現在低于wn的某個頻率上,具體取決于阻尼系數kesi。對于過阻尼的kesi,即> 0.7,不會發生dB過沖。DB過充就是諧振峰值,對應著階躍響應中的超調。具體換算過程,參加前面公眾號內容:控制專輯-階躍響應。

            注意:

            1.一個系統的傳遞函數,可以將每個環節的物理方程寫出來,然后換算成拉普拉斯算子,最終可以求得整個系統的傳遞函數TF;或通過最小二乘法直接擬合測得的階躍和/頻率響應數據。(注:這種方式是將整個系統看作黑匣子,根據階躍響應和幅頻特性數據,利用最小二乘法直接擬合,也可以擬合為三次或者更高層次的曲線。EXCEL表格就可以擬合)。后者通常用于從樣本中獲得簡單的伺服閥模型。一階和二階模型均可用于表示伺服閥。這個主要看系統的帶寬。如果伺服閥的帶寬高于系統的五倍以上,可以將伺服閥等效為一階系統,如果伺服閥帶寬為系統的3-5倍,可將伺服閥等效為二階系統。

            2.完整的系統可能需要大量的傳遞函數來表示動力學。這需要按照系統的先后順序逐個求出每個環節的傳遞函數,然后組合起來。這樣系統將會非常復雜。例如,閥控缸的模型將是四階的。這非常復雜,也沒必要。


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