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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。不能作为科学依据。,专业英语教程,教学课件,1/55,I.,课文内容介绍：,主要介绍关于反馈控制系统基本知识。,Lesson 1,An Overview of Feedback Control,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,2/55,II.New Words,1.perspective,pspektiv,n.,透视画法，透视图，远景，前途，观点，看法，观点，观察,2.manual,mnjul,n.,adj.,手册，指南,手，手动，手工，体力，手册(性质)，【律】实际占有,3.involve,inv,lv,vt.,包含，笼罩，潜心于，使陷于,4.thermostat,:mstt,n.,自动调温器，温度调整装置，恒温开关，温度继电器,5.automatic,:tmtik,n.,adj.,自动机械，自动装置,自动，无意识，机械，必定发生,6.disturbance,dist:bns,n.,骚动，动荡，打搅，干扰，骚乱，搅动,7.regulator,rejuleit,n.,调整者，校准者，调整器，标准仪,8.reference,refrns,n.,提及，包括，参考，参考书目，证实书(人)，介绍信(人),9.servo,s:vu,n.,伺服机构，伺服,(电动)机，伺服(动力)传动装置，随动跟踪系统；随动装置，继动，,(自动驾驶仪附件)舵机,10.characteristic,kriktristik,n.,adj.,特征，特征,特有，表示特征，经典,11.adequate,dikwit,adj.,适当，足够,12.invariant,inv,ri,nt,adj.,不变，恒定,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,3/55,II.New Words,13.impose,imp,uz,vi.,vt.,利用，坑骗，施影响,征税，强加，以.坑骗,14.assumption,s,mp,n,n.,假定，构想，担任，承担，假装，作态,15.predictive,pridiktiv,adj.,预言性，成为前兆,16.reject,rid,ekt,vt.,n.,拒绝，抵制，否决，呕出，驳回，丢弃,被拒之人，被弃之物，不合格品，落选者，不及格者,17.feasible,fi:z,bl,adj.,可行，切实可行,18.electric,ilektrik,adj.,电，导电，电动，电气,19.electronic,ilektr,nik,adj.,电子，电子仪器,20.embed,imbed,vt.,使插入，使嵌入，深留，,【,医,】,包埋,21.micron,maikr,n,n.,微米，百万分之一米,22.refinery,rifain,ri,n.,精炼,制厂；提炼厂；炼油镍，糖厂,23.imaginative,imd,in,tiv,adj.,富于想象；幻想，虚构,24.discipline,disiplin,n.,vt.,纪律，学科，训练，锻炼；涵养，教养,训练；锻炼；处罚；惩戒,25.thermopane,:m,upein,n.,瑟莫潘双层隔热窗玻璃,(商标名),P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,4/55,III.,Phrases,1.manual control,手动控制，人工控制,2.automatic control,自动控制,3.open-loop control,开环控制,4.closed-loop control,闭环控制,5.feedback control,反馈控制,6.feed forward,前馈,7.Globel Positioning System(GPS),全球定位系统,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,5/55,IV.,主要词语,1MATLAB,MATLAB,是矩阵试验室（,Matrix Laboratory,）之意。,MATLAB,基本数据单位是矩阵，它指令表示式与数学，工程中惯用形式十分相同，故用,MATLAB,来解算问题要比用,C,、,FORTRAN,等语言完相同事情简捷得多。在新版本中也加入了对,C,、,FORTRAN,、,c+,、,JAVA,支持，能够直接调用。用户也能够将自己编写实用程序导入到,MATLAB,函数库中方便自己以后调用，另外许多,MATLAB,兴趣者都编写了一些经典程序，用户能够直接进行下载就能够用，非常方便。,2Simulink,Simulink,是,MATLAB,中一个可视化仿真工具，是一个基于,MATLAB,框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理建模和仿真中。,Simulink,能够用连续采样时间、离散采样时间或两种混合采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中不一样部分含有不一样采样速率。为了创建动态系统模型，,Simulink,提供了一个建立模型方块图图形用户接口,(GUI),，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一个更加快捷、直接明了方式，而且用户能够马上看到系统仿真结果。,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,6/55,V.,参考译文,第一课 反馈控制概述,动态系统控制是一个极通用概念，同时也有许多特点。由人对设备进行控制系统就是所谓手动控制，比如驾驶汽车。由机器控制系统就是所谓自动控制，如经过自动调温器对系统温度进行控制。假如所设计系统是用于预防未知扰动而保持输出稳定，则称为调整器，对应地，所设计系统是用于跟踪参考信号，则被称为跟踪或伺服系统。也可依据用于计算控制动作信息对控制系统进行分类。假如控制器在计算应采取控制动作时，不使用被控系统输出测量值，那么这个系统就称为开环控制。假如检测被控输出信号并将其反馈用于计算，则该系统被称为闭环控制或反馈控制。除了这些最基本特征外，控制系统还有许多其它主要特征。比如，在本课程中，我们将主要关注是采取线性、时间不变方程描述控制过程，然而，假如信号足够大，则全部物理过程都是非线性；假如观察足够长时间，会发觉它们特征也是随时间而改变。我们将只考虑当前输出反馈，但能够用一个大家非常熟悉例子来说明上述假设不足。当驾驶汽车行驶于浓雾中，驾驶者只能看见车前方紧接道路而无法看见更远位置，这就是简单反馈应用！观察前方道路是预测控制一个形式。在这些信息可测场所中，这些信息有显著优势，而且一直用于控制；但在本课程所研究大多数自动化控制条件，是无法观察到未来进程或扰动。在任何情况下，控制设计师应该研究整个过程，看看是否有传感器既能够预测,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,7/55,被跟踪进程又能够抗扰动。假如存在这种可能性，控制设计师可将其作为一个早期警告信号前馈至控制系统。发电厂锅炉蒸汽压力控制就是其应用之一。经过对电厂输出电力需求进行测量，将该测量值前馈至锅炉控制器，得到即将需求蒸汽流量所应增加预期值。,数字计算机不但价格低廉而且功效强大，其发展对完成控制设计和实现产生了重大影响。软件是控制强有力助手，如,MATLAB,不但能够求解方程而且可实现控制设计方法图形化。为了分析系统响应，控制专业学生能够使用诸如,Simulink,等工具，既能够很轻易地计算线性响应又能够实现非线性模型处理和控制。因为电子元件含有灵活和成本效益低优点，所以用于计算实现有效控制所必须信号控制器主要由电子元件组成。因为模拟元件在执行求解简单方程时，比数字逻辑元件更加快且更廉价，所以在控制器执行元件中，采取模拟元件情况越来越普遍，它们使得嵌入式数字处理拥有更大编程灵活性和不停增加成本效益。我们介绍这些趋势对于刺激控制领域这种影响是显而易见，贯通于全书。,反馈控制应用前所未有地令人兴奋。当前利用全球定位系统（,GPS,）进行登陆和主动防碰撞系统正在发展中，而且很有可能让我们凭借本身能力在一个越来越拥挤领空内飞行。众所周知，计算机中硬盘是磁性数据存放设备，通常设计读,/,写头装置控制可确保跟踪误差为微米数量级，且移动速度仅为一毫秒左右。从手机到大型喷气式客机，从洗衣机到如一个小城市般炼油厂，控制是系统运作中必不可少，且不胜枚举。实际上，,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,8/55,很多工程师都认为控制是一个隐藏性技术，因为其对于如此多装置和系统而言有根本主要性，但往往我们是看不见。毫无疑问，未来将看到是工程师创造更富有想象力反馈控制应用。在过去,200,多年，对控制问题研究已经促成了一个广泛知识体形成，包含手动和自动控制，这已融入控制系统设计这门学科，同时也是本课程目标。,反馈系统示例,在反馈控制系统中，用传感器检测如温度或速度等被控变量，并把这个测量信号送回到控制器又对被控变量进行控制。这个原理可用一个常见恒温控制器控制家用取暖系统来简明说明。系统组成元件及元件间相互关系如图,2.1,所表示。从图中我们能够知道系统主要部件以及从一个元件到另一个元件信号流向。,从图中，我们能够很轻易地对这个系统运行进行定性地分析。假设电源正常供电时，房间温度和室外温度都显著低于参考温度（也称为设定值）。温度控制器状态将变为,on,，控制系统对应地会打开加热炉气阀并点燃火炉。这使得热量,Q,in,以显著大于热损耗,Q,out,速率加热房间。最终，房间温度将上升直到略大于温度控制器所设定参考值。这将使加热炉关闭，房间温度开始朝着室外温度值下降。当温度下降到略低于设定值，温度控制器将再次工作，并周期重复。伴随加热炉周期性地,on,和,off,，经典房间温度图如图,2.1,所表示。假设室外温度保持在,50,，温度控制器初始值为,55,。在早晨,6,点，温度控制器设定为,65,，加热炉使室内温度到达这个值并在今后时间内,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,9/55,周期地使温度在这个值附近波动。注意，房间绝缘应该良好，确保当加热炉,off,时温度下降比加热炉工作时温度上升慢得多。我们能够用基本反馈控制系统通用元件来表示这个例子，如图,2.2,所表示。,这个反馈系统主要元件是需要控制其输出进程。在我们例子中进程是房间，需要控制输出是房间温度，扰动是因为墙和屋顶导热使房间与外部较低温度之间产生热对流。（与外部热对流还取决于如风、开门等其它原因）很显然，进程设计将对控制效果产生主要影响。毫无疑问，控制采取瑟莫潘多层隔热玻璃窗绝缘良好房间温度比其它房间轻易。飞行器关键部分设计与此相类似，只是最终性能指标不一样。在任何情况下，控制引入过程设计越早越好。执行器是能够影响进程控制变量装置，在上面例子中，执行器是燃气式加热炉。这些细节说明许多反馈系统包含他们本身所形成其它反馈控制系统。执行器关键问题是它能否在足够大范围内以足够快速度调整输出量。即使在恶劣天气时，加热炉所产生热量也必须大于房间热损耗，而且必须快速调整确保房间温度在一个很小范围内波动。通常，功率、速度和可靠性比精度更主要，进程和执行器是紧密联络，控制设计关键是确定一个当输入或控制信号送到执行器进程和执行器组合在一起组成装置，由控制器完成控制信号计算。尽管使用压缩空气气动式控制器在过程控制中长久占有主要地位，但因为电信号处理灵活性，通常控制器都是处理电信号。伴随数字技术,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,10/55,发展，成本效率和灵活性使得采取数字信号处理器作为控制器实例不停增加。图,2.1,中温度控制器检测房间温度，在图,2.2,中它被称为传感器，其输出中不可防止地包含传感器干扰。在控制设计中，传感器选择和安放非常主要，因为在一些时候实际被控变量和被检测变量不是同一个值。比如，尽管我们实际上是希望控制整个房屋温度，但温度控制器只位于一个特定房间里，这个房间温度可能与其它房间相同，也可能不一样。举例来说，假如温度控制器设定为,68,，不过它是安装在靠近壁炉起居室，那么在书房中工作人就会感觉到冷。,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,11/55,I.,课文内容介绍：,主要介绍建立动态模型基本知识。,Lesson 2,Dynamic Models,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,12/55,II.New Words,1.feedback,fi:dbk,n.,反馈，反应；,【计】反馈；【经】反馈效应,2.dynamic,dainmik,adj.,有活力，强有力；力，动态,3.prototype,pr,ut,taip,n.,原型，雏形，蓝本；经典；样板；模范，标准,4.introductory,ntrdktri,adj.,引导，介绍；导言；初步；开端,5.slug,sl,n.,【物】斯勒格，斯,(英尺-磅秒制质量单位=),6.matrix,meitriks,n.,母体，基质，脉石，模型；,【计】矩阵；【经】模型，矩阵,7.impart,imp:t,vt.,给予，传授；通知，透露,8.coordinate,k,u,:dineit,vt.,adj.,n.,使协调；使调和,【语】同等，并列,pl.【数】座标（系）,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,13/55,II.New Words,9.inertial,in,:,l,adj.,【物】惯性，惯量,10.derivative,diriv,tiv,n.,adj.,派生物，引出物,模仿他人；衍生；派生；非原来原始,11.step,step,n.,脚步，步；步骤，方法；pl.进程，阶段；伎俩，方法,12.throttle,r,tl,Vt.&,vi.,掐住.脖子，扼杀，使窒息；【机】(用节汽阀等)调整；使节流；使减速,13.exponential,eksp,unen,l,n.,adj.,指数，提倡者，演奏者，例子，指数,指数，幂数,14.extrapolate,ikstrp,leit,Vt.&,vi.,延伸；推延；推断；推测，推知；,【数】外推，用外推法求,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,14/55,III.,Phrases,1.dynamic model,动态模型,2.differential equation,微分方程（式）,3.state-variable,状态变量,4.equation of motion,运动方程，运动公式,5.s law,牛顿定律,6.in essence,本质上；大致上；其实,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,15/55,IV.,难句翻译,1 The overall goal of feedback control is to use the principle of feedback to cause the output variable of a dynamic process to follow a desired reference variable accurately regardless of the reference variables path and of any external disturbances or any changes in the dynamics of the process.,反馈控制总体目标是在忽略参考变量路径、全部外部扰动以及过程中全部动态改变情况下，利用反馈原理，使动态过程输出变量能准确地跟踪一个期望参考变量。,第一个,to,引导宾语，第二个,to,是,cause,固定搭配；,regardless of,引导是状语，修饰,follow,。,2 Newtons law,牛顿定律,准确地说，式（,2-1,）是指牛顿三大定律中第二定律，英文全称为,Newtons second law of motion,。,3 The procedure is simplest when the coordinates chosen express the position with respect to an inertial frame because in this case the accelerations needed for Newtons law are simply the second derivatives of the position coordinates.,依据惯性参考系来选择位置坐标能使整个过程最简化，因为在这种情况下，牛顿定律所需加速度仅为位置坐标二阶导数。,When,引导时间状语从句；,because,引导原因状语从句，其中,accelerations,是主语，,needed for,短语修饰,accelerations,。,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,16/55,V.,参考译文,第二课,动态模型,动态模型概述,反馈控制总体目标是在忽略参考变量路径、全部外部扰动以及过程中全部动态改变情况下，利用反馈原理，使动态过程输出变量能准确地跟踪一个期望参考变量。经过一系列简单严格步骤可实现这个复杂目标。第一步是推导被控过程数学描述（称为动态模型）。正如控制工程师所使用和了解，术语模型含义是一系列描述对象动态行为微分方程。,在大多数情况下，尤其是需要建立模型和测试模型这些主要步骤时，复杂对象模型化是很困难，代价也很高。不过，在本序言描述中，我们重点是常见物理系统模型化所遵照最基本标准。假如需要更详细了解，可参考更全方面资料和更专业书籍，这些书籍对这些知识有更详细讲解。,在后面章节中，我们将研究一些用于处理运动方程分析方法，包含状态变量法，在本章只作简单介绍。因为这种方法适合用于计算机分析，所以，对于研究当代控制学生来说，这种方法尤其主要。,机械系统动态模型,对于任何机械系统而言，要得到数学模型或运动方程基石是牛顿定律。,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,17/55,F=ma (2.1),这里，,F是系统中加在物体全部外力矢量和，单位为牛顿（N）或磅（lb），,a 是每个物体相对于惯性参照系矢量加速度（即，相对于中心点而言既不是加速也不是旋转）；一般称为惯量加速度，单位为米/秒2或英尺/秒2；,m是物体质量，单位为千克或斯（勒格）。,这里需要说明是，在整本书中，我们习惯使用黑体来表示这个数值是一个矩阵或矢量，即等式（2.1）是一个矢量方程。,在国际标准单位中，1牛顿力能够使质量为1千克物体产生1米/秒2加速度。在英制单位中，1磅力可使1 斯（勒格）物体产生1英尺/秒2加速度。物体“重量”用mg来表示，这里g是重力加速度（=9.81米/秒2=32.2英尺/秒2）。在英制单位中，它常用来以磅来表明物体重量，而这个数值通常是采取天平来称量。为了得到牛顿定律中所需要物体质量，要用g来除这个重量。所以，重量为1lb物体质量为1/32.2 斯。斯（勒格）单位是磅秒2/英尺。在米制单位中，天日常用千克分度，它直接测量物体质量。,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,18/55,此定律通惯用于在确定适当坐标后分析物体运动（位置、速度和加速度），使用自由体图来求出物体所受力，并由等式（,2.1,）写出运动方程。依据惯性参考系来选择位置坐标能使整个过程最简化，因为在这种情况下，牛顿定律所需加速度仅为位置坐标二阶导数。,一个简单系统,;,巡航控制模型,写出图,2.1,所表示汽车速度和向前运动运动方程，假设发动机产生力,u,如图所表示。,分析。为了简化，我们假设车轮旋转惯性能够忽略不计，而且妨碍汽车运动摩擦力与汽车速度成正比。然后，为了模型化，我们能够采取图,2.2,所表示自由体图来近似地表示汽车，图,2.2,所确定坐标系表示出了全部作用于物体上力（实线），并标出了加速度（虚线）。汽车位置坐标,x,是汽车到所表示参考线距离，向右为正。注意在这种情况下惯性加速度是,x,二阶导数（即,a,=,），因为汽车位置是依据惯性参考来测量。经过方程,(2.1),可建立运动方程。摩擦力作用与运动方向相反，所以把它画在运动反方向，且在方程（,2.1,）中表示为负力。结果为：,(2.2),P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,19/55,或者,.(2.3),在这个自动巡航控制例子中，我们感兴趣变量是速度，,，运动方程变为,.(2.4),这类方程解法将在第,3,章中详细介绍，不过，对于形式为,求解，实质是必须假定给定输入形式为,。因为,微分方程可写为,.(2.5),消去因子 后，我们能够发觉,(2.6),因为在第,3,章中，这个过程将更清楚，方程能够写为,.(2.7),P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,20/55,(2.4),所表示微分方程表示式称为,传递函数,，而且在后面章节中将大量使用。需要说明是，实质上，方程,(2.4),中,普通都用,s,来代替。,V(t),解是指数函数，所以，,值可经过在一定速度下为汽车提供一个阶跃速度改变并观察速度来确定，然后就能得到,V(t),模型中,b/m,值最优指数。称重汽车可得到,m,。,参数初步确定可参见图,3.18(a),。这里，我们可经过计算初始速度衰减率来确定指数衰减时间常数。当汽车以,60,米,/,小时匀速运行，然后松开油门，我们能够发觉在,5,秒内速度减为,55,米,/,小时。由这个曲线可推断时间常数约为,60,秒。所以，,sec,-1,，因为汽车质量为,1500kg,，我们能够得到,kg,，,.,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,21/55,I.,课文内容介绍：,主要介绍关于,PID,控制基本知识。,Lesson 3,The Classic Three-Term Controller,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,22/55,II.New Words,1.term,t,:m,n.,vt.,任期，期限；条件，条款；项,把,称为,把叫做,2.eliminate,ilimineit,vt.,消除，排除；,【数】消去；切断，分离,3.deterioration,ditirirein,n.,恶化；变坏；退化；凋萎，衰败；消耗；磨损,4.order,:d,n.,次序；次序；【数】阶，级，次，度；【计】位；有条理；正常情况；整理理,5.equivalently,ikwivlnt,adv.,等效地；对等地,6.anticipatory,ntisipeitri,adj.,预期，预想；提前发生；【语】先行,7.ramp rmp,n.,vi.,土堤斜坡；斜道；斜路,(狮子等)用后肢直立；作恫吓姿 势，猛扑；暴跳；(植物)繁茂，蔓延,8,.,differentiate,difrenieit,&vi.,区分，区分，区分；【数】求.微分,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,23/55,III.,Phrases,1.feedback control,反馈控制,2.steady-state error,稳态误差；稳态偏差,3.dynamic response,动态响应，动力特征,4.proportional feedback,百分比反馈，百分比回授,5.transfer function,传递函数，转移函数,6.tracking error,跟踪误差，循迹误差,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,24/55,IV.,难句翻译,1 Combined,these three terms form the classical PID controller which is widely used in the process and robotics industries.,把这三种控制器组合起来就组成,PID,控制器，,PID,控制器广泛应用于过程控制和机器人工业中。,Combined,，过去分词作状语，修饰,form,；,which,引导定义从句修饰,controller,。,2 This feedback has the primary virtue that in the steady state its control output can be a,nonzero,constant value even when the error signal at its input is,zero,.,这种反馈最主要优点是，在稳态时，即使误差信号输入已经为零，其控制输出仍将保持为一个非零恒值。,that,引导定语从句修饰,virtue,，,even when,引导状语从句，加强语气。,3 The point here is that this equation,whose three roots determine the nature of the dynamic response of the system,has three free parameters in k,p,，,k,I,and k,D,and by selection of these parameters,the roots can be uniquely and,in theory,arbitrarily determined.,需要说明是，这个方程有三个根，这三个根可确定系统动态响应特征，同时，这个方程有三个自由参数，分别是,k,p,，,k,I,和,k,D,，理论上，经过选择这些参数，方程将产生唯一且能够任意确定根。,Whose,引导独立定语从句修饰,this equation,；,by,引导状语从句，修饰,determined,。,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,25/55,V.,参考译文,第三课 经典三项控制器,我们已经发觉百分比反馈控制,(,P,),能降低扰动所产生误差响应，但对于恒值输入，百分比反馈控制存在有一个非零稳态误差。在本节，我们将发觉，当控制器在误差积分,(,I,),信号上加入百分比项时，能够完全消除稳态误差，但通常是以降低动态响应性能为代价。另外，假如在误差微分信号上加上百分比项通常能够提升动态响应性能。把三种控制器组合起来就组成,PID,控制器，,PID,控制器广泛应用于过程控制和机器人工业中。,百分比反馈控制,(P),正如前面我们所看到，当反馈控制信号与系统误差成线性百分比关系，我们称之为百分比反馈。这种反馈被用于速度控制器。在速度控制中，控制器输入为,，输出为电机电压,v,m,。通常，百分比控制控制器输入跟踪误差,e(t),，输出用于控制变量,u,(t),。其控制规律以下：,(2-11),控制器传递函数,D,c,(,s,),为,(2-12),P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,26/55,经典百分比控制器就象是一个可调整控制放大器，可调整其增益增大或减小。正如我们在速度控制例子中看到，当参考输入或扰动输入为恒值时，百分比控制系统通常有一个稳定偏差（或降落），这个偏差随增益增加而减小。对于高阶系统，较高百分比反馈增益往往造成系统不稳定，而且，要想取得一个很好振荡稳态响应，百分比控制增益必须小于上限值，而这个上限值依然可能产生一个大得不能接收稳态误差。既不需要大幅增加百分比增益又能提升控制稳态精度惯用方法是引入积分控制。,2.2,百分比积分控制,(PI),在控制器中增加积分项可得到百分比积分控制，其控制方程为：,(2-13),D,C,(s),变为,(2-14),这种反馈最主要优点是，在稳态时，即使误差信号输入已经为零，其控制输出仍将保持为一个非零恒值。产生这种现象原因是控制信号中积分项是过去全部,e(t),之和。实际上，积分项将不会停顿改变，直到其输入为零，所以假如系统已经到达稳态，积分器输入信号就必须为零。这个特点意味着，即使当系统误差为,0,，也能够经过控制器中积分器输出来消除恒值扰动,。,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,27/55,2.3,百分比积分微分反馈控制（,PID,）,经典控制器最终一项是微分控制，完整三项控制器通惯用传递等式描述，即,(2-15),或者，在加工业中也惯用以下等效方程：,(2-16),这里，“复位速率”,T,I,和“微分速率”,T,D,均是以秒为单位。对于操作者而言，它们都是有确切物理含义，操作者必须确定它们值用于“调整”控制器。对我们来说，方程,(2-15),更简单更适于使用。微分控制效果取决于误差改变率。所以，带微分控制控制器表达出是预期响应，经过图,2.5,我们能够看到，当输入均为斜坡误差信号,时，,PID,控制器输出将超前于百分比控制器输出,秒。,因为微分控制对突然改变信号有敏锐反应，所以，,D,项惯用于图,2.6(a),所表示反馈通道中，比如电机轴上测速仪就可看作,D,项。,D,项位于前向通道时方程,(2-15),所得到闭环特征方程，与当微分增益为,时由图,2.6(b),所得到闭环特征方程是完全一致，但在这两种情况下，假如从参考指令到输出路径不一样，那么零点位置也不相同。因为当微分项位于反馈通道时，没有对参考指令求导，假如参考指令突然改变，这可能正是所期望结果。假如微分项位于前向通道，参考输入中阶跃改变将会在控制信号产生一个不期望强烈瞬时脉冲。,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,28/55,因为微分控制对突然改变信号有敏锐反应，所以，,D,项惯用于图,2.6(a),所表示反馈通道中，比如电机轴上测速仪就可看作,D,项。,D,项位于前向通道时方程,(2-15),所得到闭环特征方程，与当微分增益为,时由图,2.6(b),所得到闭环特征方程是完全一致，但在这两种情况下，假如从参考指令到输出路径不一样，那么零点位置也不相同。因为当微分项位于反馈通道时，没有对参考指令求导，假如参考指令突然改变，这可能正是所期望结果。假如微分项位于前向通道，参考输入中阶跃改变将会在控制信号产生一个不期望强烈瞬时脉冲。,为了说明,PID,控制中微分项效果，能够重新推导速度控制方程，但不能忽略电枢电感。所得到电机方程简化后将得到一个二阶特征方程，其形式以下：,(2-17),(2-18),依据方程,(2-15),，在本例中加入,PID,后，使得,(2-19),P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,29/55,将,Va,代入方程,(2-18),，可得,(2-20),得到系统特征方程，经过乘,s,，合并同类项，可得,(2-21),需要说明是，这个方程有三个根，这三个根可确定系统动态响应特征，同时，这个方程有三个自由参数，分别是,k,p,，,k,I,和,k,D,，理论上，经过选择这些参数，方程将产生唯一且能够任意确定根。假如没有微分项，方程将只有两个自由参数和三个根，那么特征方程根选择将会受限。能够用数字举例来详细说明这个问题。,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,30/55,I.,课文内容介绍：,主要介绍关于频率响应法基本知识。,Lesson 4,Frequency Response,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,31/55,II.New Words,1.resonance,rez,n,ns,n.,回响，回荡；洪亮；共鸣；【物】共 鸣；共振；【无】(波长)调谐,2.temper,temp,n.,vt.,气质；性情；脾气；心情，情绪；坏脾气；(钢铁等)硬度，韧度,缓解，调整，调剂；【冶】使回火，煅炼；【音】调(乐器)音,3.alleviate,li:vieit,vt.,减轻，缓解，缓解,4.undergo,nd,u,vt.,经历，承受,5.sinusoidal,sain,s,id,l,adj.,正弦曲线，窦状小管，窦状隙,6.render,rend,vt.,报答；偿还；给予；呈递；提供；开出；演出；饰演；演奏；使；致使；翻译,7.expansion,ikspn,n,n.,扩大，扩张，扩展，膨胀；扩张物，膨胀物；伸展，延长，发展；,【数】展开,(式)，展成级数,8.conjugate,k,nd,uit,v.,adj.,n.,(使)结合，(使)接合，(使)成对,结合，接合，成正确；共轭，缀合,共轭物；结合物,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,32/55,III.,Phrases,1.frequency-response,频率响应；录放幅频响应,2.cost-effective,有成本效益,划算,3.partial-fraction,偏微分；部分分式；部分求导,4.,polar form,极型；极坐标形式,P2 Fundamental of Control Theory and Power Electronics,33/55,IV.,重点词语及难句翻译,1 frequency-response methods,频率响应法,频率响应法是经典控制理论中三种分析方法之一，又称为频域分析法。因为其既是一个图解法，有含有确切物理意义，所以在工程实际中广泛使用。,2 For example,for systems with poorly known or changing high-frequency resonances,we can temper their feedback compensation to alleviate the effects of those uncertainties.,比如，对于我们知之甚微系统或者需要改变高频共振系统，我们能够经过调整其反馈赔偿来减轻这些不确定性影响。,known,为过去分词修饰,systems,表示系统被认知；,poorly,修饰,known,，表示认知程度。,3A linear systems response to sinusoidal inputscalled the systems frequency response can be obtained