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二阶系统变阻尼技术的研究

龚昌来  
【摘要】: 阻尼比是二阶系统的一个重要的特征参数,它对二阶系统动态特性有较大的影响。对于固定阻尼比的二阶系统,其快速性与稳定性是相互矛盾的,二者不能同时兼顾,这就限制了系统不能用于一些快速性与稳定性都要求较高的场合。 采用变阻尼控制,根据系统在响应过程中输出误差的大小,在线调节系统的阻尼比,使系统在输出响应的不同阶段具有不同阻尼比,同时兼顾快速性与稳定性,是一种理想的改善二阶系统动态性能的方法。 本文先分析了阻尼比对二阶系统动态特性的影响,然后,在测速反馈控制的基础上提出变阻尼控制方法。变阻尼控制是通过在线调节测速反馈通道增益来实现的,根据调节规律的不同,变阻尼控制可分为多种类型。本文在分析线性型变阻尼的基础上,提出了分段线性和非线性型变阻尼方法,它们比线性型具有更好的改善系统动态特性效果。 本文通过分析干扰作用时系统输出偏差和偏差变化率的变化特征,提出了变阻抗干扰的原理与方法,可显著地提高二阶系统的抗干扰性能。利用这一原理和方法还可有效抑制系统的超调。 采用模糊变阻尼控制,不仅能改善系统的动态特性和提高系统的抗干扰性能,而且使系统具有良好的鲁棒性和自适应性。本文介绍了模糊变阻尼控制的原理与设计。 本文应用MATLAB软件对各种变阻尼控制的方法进行了仿真分析,并介绍了仿真系统模型。仿真结果证明二阶系统采用变阻尼技术,能显著改善系统的动态特性,提高系统的抗干扰性能。


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