线性控制系统Nyquist稳定判据的教学方法研究

在自动控制原理学习中,线性控制系统的频域分析法是一个重要的部分,而Nyquist稳定判据是其中一个重点教学内容。为了提高学生对概念的理解,针对Nyquist稳定判据中的定义、开环幅相频率特性图的绘制、虚轴上有开环极点时图形的绘制以及稳定性判断等容易出错的地方进行了详细的讲解。在Nyquist图绘制方面对起始点和终止点相角的确定进行了分析,对曲线的补画也做了全面地总结,并结合实例进行了说明。

高速大惯量磁悬浮转子系统章动交叉控制的保相角裕度设计

研究了章动交叉反馈校正的参数设计方法。针对大惯量高速磁悬浮转子支承系统,采用双频Bode图进行章动稳定性分析。在此基础上,提出一种基于双频Nyquist曲线的交叉参数保相角裕度设计方法。在给定相位超前角的情况下,通过矢量合成确定章动交叉的比例系数和高通滤波器截止频率,实现了章动交叉反馈的鲁棒稳定设计。设计的交叉控制器使研制的磁悬浮控制力矩陀螺转子临界稳定转速由10 500 r/min提高到20 400 r/min。试验结果表明,保相角裕度方法为交叉反馈校正提供了有效的参数设计手段。

基于阻尼补偿的直流发电机带恒功率负载系统稳定性分析

提出了一种提高基于阻尼补偿的直流(DC)发电机带恒功率负载(CPL)系统稳定性的方法。依据输入滤波器输出阻抗极大值最小原则对基于阻尼补偿的直流发电机带恒功率负载系统输入滤波器参数进行了最优设计,给出了设计方法和流程。运用Bode图和Nyquist曲线对基于阻尼补偿的直流发电机带恒功率负载系统进行稳定性分析,并与在输出端并联单电容的直流发电机带恒功率负载系统进行比较。对两种系统进行了仿真分析和试验验证。结果表明,基于阻尼补偿的直流发电机带恒功率负载系统较之在输出端并联单电容的直流发电机带恒功率负载系统带载能力可提高一倍以上。