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系统稳定性问题

系统稳定性问题.pdf

  自己总结的内容,希望大牛们指导,小弟用之前一直潜水,发帖格式不对,图片不会贴,完整内容请看附件,哈哈

 一想起环路补偿就觉得很高深,又是传递函数,拉斯变换,又是波特图的,其实硬着头皮啃,啃完之后其实也很简单。就像初中生学点微积分感觉有点难,但学会之后再来看基础代数和几何知识,感觉很简单。废话少说,直接上个图(这个图必须有)

   以下基本关系大家还是推导一下比较容易理解

                 Vout=A*X

  X=Vin-f(负反馈为减,正反馈为加)

                 f=Vout*G

因此有Vout=(Vin-Vout*G)*A,最后得到传递函数H=(Vout/Vin)=A/(1+AG) 从数学表达式看,1+AG=0H→∞,也就说H崩溃了,系统稳定不了,稳定性理论所有的一切都是围绕该方程展开分析,表达式(1+AG)包含了角度和幅度的信息,是复数,AG的幅度为1,相位为180°系统不稳定。

 AG+1=0)的物理意义,相当于外不输入为零的时候,系统有扰动输入x时,经过系统回到f点时f’=-xAG,如果新的扰动f’=x,那么系统在无损耗的情况下将无休止的循环下去。

 这也就导出了系统稳定性的基本步骤

1.求系统开环下的传递函数A

1.1 对于fly back,forward,boostbridge拓扑电路而言,(Vout/Vin)是一个常数

1.2 对于LLC拓扑函数是一个变量(fs,fr,vin,Rs

1.3 一般输出端我们都会加LC滤波器,必须将LC的增益算进去

2. 求出反馈控制电路部分的增益G函数

3.  画出AG的波特图,分析相频和幅频曲线,如下图所示

当幅频曲线为零时,对应的相位移角度θ应小于180°,(180°-θ)称为相位余量,同理也可以当相频曲线为180°对应的幅度H应大于0,此时的H称为幅度余量。画出比较比较常见的RC,CR,LC的电路曲线(大家记住就行)

RC的幅频是一个减函数,高频时候输出近似短路(斜率为-1),相位变化比较缓慢,幅频曲线为零时,相位小于(-90°),电阻R越大,相位也就越小。

CR的幅频曲线是一个增函数,高频时候为1(斜率为1),相位变化比较缓慢,幅频曲线为零时,相位小于90°,电阻R越大,相位也就越小。

LC比较有意思,频率低的时候,电感可以看做短路,电容开路,高频的时候,电感开路,电容短路,特质曲线如下。频率高时Vout受到电感L分压,又受到电容C钳位,电压衰减速度增加为(-2斜率)。如果忽略电阻R,LC元件流过同一个电流I,输出电压Vout相位落后电流I90°,输入电压Vin的部分电压来自于电感,电感的电压超前电流90°,所以LC的相位一定大于90°(实际上是大于135°)小于180°,相位变化非常快,很快达到180°,所以我们要避免这种情况发生,也就是说当系统在穿越横轴时,要保证斜率为-1(注意斜率为-2穿越时系统不一定会振荡,只是比较危险所以要避免),当系统的穿越斜率不为-1时候,我们需要修正补偿为-1.

抽象成一般情况,系统开环时的AG函数一般可以表示为如下形式:(1+sZ1) (1+sZ2)…(1+sZn)/sP0(1+sP1)(1+sP2)…. (1+sPn)

通过画(1+sZn)的幅频相频曲线可以发现,这是一个类似RC的的特质,幅度曲线为-1,相位小于-90°(实际理论计算小于-45°)

通过画1/(1+sPn)的幅频相频曲线可以发现,这是一个类似CR特质,幅度曲线为1,相位小于90°(实际理论计算小于45°)

 在波特图里面乘法是相加的关系,由于大致绘出系统整体开环的波特图,修正系统在穿越fc的曲线斜率为1,(穿越前修正为-1的频率起点转折频率fr由系统总相移度决定)

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2017-07-05 06:44
自动控制理论,大学里学过,又复习了
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