最新動(dòng)態(tài)
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伺服控制專輯——幅頻特性
頻率響應(yīng)
當(dāng)使用較大幅度的正弦波時(shí)，頻率響應(yīng)也對(duì)極限斜率非常敏感。
注：為什么正弦波對(duì)斜坡信號(hào)的斜率非常敏感?因?yàn)楫?dāng)斜率很小時(shí)，跟隨較慢，此時(shí)正弦波就會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)幅值更低的三角波。波形就會(huì)失真。
與階躍響應(yīng)一樣，較小的信號(hào)響應(yīng)也代表了真實(shí)的動(dòng)態(tài)效果：
對(duì)于控制環(huán)路分析，最重要的小信號(hào)頻率響應(yīng)參數(shù)如下：
?-3db頻率
?-45°相頻率(這是頻率的轉(zhuǎn)折點(diǎn))
?-90°相頻
?峰值頻率
?dB過(guò)沖(諧振)
對(duì)于大信號(hào);
?-3dB極限頻率
?-90°相位極限頻率
?正弦振幅
注意：
1. -3db點(diǎn)是輸出響應(yīng)下降到滿輸出的71%的位置;即性能開(kāi)始下降的點(diǎn)。-3dB頻率通常也稱為系統(tǒng)帶寬。
2.在對(duì)數(shù)標(biāo)度上繪制dB(縱坐標(biāo))和頻率(橫坐標(biāo))，可以看出衰減的坐標(biāo)點(diǎn)。從圖中可以明顯看出大信號(hào)輸入下，幅值以-20dB /十倍頻程的斜率(這意味著10倍頻率響應(yīng)的1/10)衰減，也可以明顯觀察到相位響應(yīng)中的尖銳“拐點(diǎn)”。
3.一般情況下，伺服閥樣本中顯示100%的大信號(hào)響應(yīng)和25%或40%的響應(yīng)，可以據(jù)此推測(cè)出小信號(hào)輸入下的性能。但是，有時(shí)候大信號(hào)輸入下的響應(yīng)會(huì)受到上升斜率的限制。此時(shí)就很難推測(cè)出真正情況下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)。
4.小信號(hào)階躍響應(yīng)與頻率響應(yīng)之間存在關(guān)系;例如，階躍響應(yīng)中的超調(diào)百分比與頻率響應(yīng)中的dB過(guò)沖有關(guān)。這是分別在時(shí)域和頻域下的不同表示方法。
5.斜坡受限的頻率響應(yīng)波形往往更接近于三角形，而不是正弦波。在某些應(yīng)用中(例如材料測(cè)試)，這可能是不可接受的;應(yīng)使用斜率比較大的伺服閥。
這個(gè)地方估計(jì)很多人很疑惑，為什么閥的響應(yīng)慢，輸出會(huì)由正弦波變?yōu)槿遣?因?yàn)樵诟哳l下，系統(tǒng)的周期很短，在正弦信號(hào)下，輸出信號(hào)從小逐漸上升，還沒(méi)來(lái)得及上升到正弦波的頂部(四分之一周期)，此時(shí)響應(yīng)是三角波的上升沿，就開(kāi)始下降了(二分之一周期內(nèi))，變成了三角波的下降沿。
時(shí)域和頻域的計(jì)算：
由于伺服閥的響應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于負(fù)載的響應(yīng)，此時(shí)伺服閥可以等效為二階震蕩環(huán)節(jié)。根據(jù)自動(dòng)控制原理，二階系統(tǒng)的諧振峰值Mr與超調(diào)量σp之間的關(guān)系如下：
從上面式子可以看出，諧振峰值Mr與超調(diào)量σp只與阻尼系數(shù)ζsv有關(guān)。此處ζsv為伺服閥等效阻尼系數(shù)。只要測(cè)得幅頻特性曲線或者階躍響應(yīng)曲線中的一條，便可以確定阻尼系數(shù)，從而計(jì)算出另外一個(gè)數(shù)值。需要注意的是，只有阻尼系數(shù)小于0.707時(shí)（此時(shí)諧振峰值為1db）上面關(guān)系式菜成立。當(dāng)阻尼系數(shù)大于0.707時(shí)，諧振峰值和超調(diào)量之間的關(guān)系便不復(fù)存在。在設(shè)計(jì)伺服閥時(shí)，為了避免諧振和超調(diào)，阻尼系數(shù)理論數(shù)值一般取0.75。
上升時(shí)間與幅頻寬之間的關(guān)系
上升時(shí)間tp與幅頻寬ωb之間的關(guān)系為：tp=0.35/ωb
