自动化专业英语句子.docx

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自动化专业英语句子

PART2

Unit2

Astabilityandthetimeresponse

Thestabilityofacontinuousordiscrete-timesystemisdeterminedbyitsresponsetoinputordisturbance.Intuitively,astablesystemisonethatremainsatrest（orinequilibrium）unlessexcitedbyanexternalsourceandreturnstorestifallexcitationsareremoved.Theoutputwillpassthroughatransientphaseandsettledowntoasteady-stateresponsethatwillbeofthesameformas,orboundedby,theinput.Ifweapplythesameinputtoanunstablesystem,theoutputwillneversettledowntoasteady-statephase;itwillincreaseinanunboundedmanner,usuallyexponentiallyorwithoscillationofincreasingamplitude.

连续或离散系统的稳定性由其对输入或者干扰的响应决定。

直观地说，如果一个系统是稳定的，则其停留在稳态（或者平衡点），除非是受到外部激励，且当外部激励去除后，输出又回到稳态点。

输出经过瞬态阶段后将回到与输入有相同形式的稳态或者是在输入的附近。

如果我们将同样的输入作用于不稳定的系统，其输出将不会回到稳态，而是以无界的方式增长，通常其幅值是指数增长或者振荡增长。

Stabilitycanbepreciselydefinedintermsoftheimpulseresponse

ofacontinuoussystem,Kronrckerdeltaresponse

ofadiscrete-timesystem,asfollows:

Acontinuous（discrete-time）systemisstableifitsimpulseresponse

（Kroneckerresponse

）approacheszeroastimeapproachesinfinity.

系统的稳定性可以用连续系统的脉冲响应

或者离散系统的KronrckerΔ响应

来定义：

一个连续（离散）系统是稳定的，如果其脉冲响应

（KronrckerΔ响应

）当时间趋于无穷大时趋于零。

Anacceptablesystemmustatminimumsatisfythethreebasiccriteriaofstability,accuracy,andasatisfactorytransientresponse.Thesethreecriteriaareimpliedinthestatementthatanacceptablesystemmusthaveasatisfactorytimeresponsetospecifiedinputsanddisturbances.SoalthoughweworkintheLaplaceandfrequencydomainsforconvenience,wemustbeabletorelatethesetwodomains,atleastqualitatively,tothetimedomain.

一个可接受的系统必须至少满足：

稳定性、精度和满意的瞬态响应这三个指标。

在陈述：

“一个可接受的系统对指定输入和扰动必须有满意的时域响应”已经包含了这三个指标的含义。

因此尽管我们为了方便工作在拉氏域或者频率域，我们必须与时间域（至少是定性的）相联系。

WiththetransferfunctionintheformofEq.（2-2A-1）,theorderofthesystemindefinedastheorderofthecharacteristicfunctionD（s）,thehighestpowerofsappearinginD（s）establishestheorderofthesystem.

在传递函数所在的方程（2-2A-1）中，系统的阶次定义为特征函数D（s）的阶次，因此D（s）的最高次幂决定了系统的阶次。

Thefirsttermistheforcedsolution,duetotheinput,andthesecondthetransientsolution,duetothesystempole.Fig.2-2A-2showsthistransientaswellasc（t）.Thetransientisseentobeadecayingexponential,andthecommonlyusedmeasuredofthespeedofdecayisthetimeconstant:

Thetimeconstantisthetimeinsecondsforthedecayingexponentialtransienttobereducedtoe-1=0.368ofitsinitialvalue.

Since

whent=T,itisseenthatthetimeconstantforasimplelag

isTseconds.Thisis,infact,thereasonasimplelagtransferfunctionisoftenwritteninthisform.Thecoefficientofsthenimmediatelyindicatesthespeedofdecay,andittakes4Tsecondsforthetransienttodecayto1.8%ofitsinitialvalue.

第一项为强迫解，对应于输入；第二项为瞬态解，对应于系统的极点。

在图2-2A-2中，该瞬态解为c（t）。

瞬态解看上去为指数衰减的，且通常用于衡量衰减速度的是时间常数：

即指数衰减的瞬态解衰减至其初始值的36.8%所需的时间（秒数）。

因为，当t=T,

，对于一阶惯性环节，时间常数是T秒。

这也是为什么一阶惯性环节要写成这个形式。

S的系数立即给出了衰减的速度。

而且，当时间为4T时，瞬态解衰减至初始值的1.8%。

B：

SteadyState

Acontrolsystemisdesignedtocontrolthedynamicbehavior（thetimeresponse）ofaplantsubjecttocommandsordisturbances.Thedesignershouldbefullyaware,however,oftheroleofthesteadyequationsanderrorsintheoverallprocess,aswellastheirinfluenceonthedynamicbehavioroftheplant.

控制系统设计就是使装置在有指令信号或者干扰时有满意的行为（时域响应）。

设计者必须清楚地知道整个过程的稳态方程和误差，以及他们对装置的动态性能的影响。

Anaccuracyofasystemisameasureofhowwellitfollowscommands.Itisanimportantperformancecriterion;aguidancesystemthatcannotplacespacecraftonasuitabletrajectoryisobviouslyuselessnomatterhowwell-behaveditstransientresponse.

衡量系统的精度之一，就是其如何跟踪给定命令。

这是一项重要的性能指标。

一个导航系统如果不能将飞行器置于合适的轨迹，那么无论有多好的动态性能，都是没有用。

Actualsystemarealsosubjectedtoundesirableinputs,suchasnoiseincommandinputsanddisturbancesarisingfromchangesintheplantparametersorchangesintheenvironmentinwhichtheplantisoperating.Noiseinputsthatenterthesystemwiththecommandinputrequirefilteringtechniquestoremoveorsuppressthemwithoutaffectingthecommandinputitself.Weshalllimitourdiscussiontodisturbanceinputswhichenterthesystemattheplantratherthanatthecontroller.

实际系统总是容易受到不希望的输入干扰，例如，命令输入中的噪声以及由于参数改变在被控对象中产生的干扰或者被控对象工作环境变化产生的干扰。

随着命令输入进入系统的噪声输入需要滤波器进行驱除或者抑制并不对输入信号产生影响。

我们将限于讨论通过被控对象进行系统的噪声而不讨论通过控制器进入系统的噪声。

Itisoftendifficulttominimizebothcomponentsoftheerrorsimultaneously.Obviously,itisnecessarytohavesomeknowledgeastothenatureofprobabledisturbanceinputs.BotherrortermsofEq.（2-2B-7）canbesetequaltozerobyintroducinganintegratorintothecontroller.Thisadditionalintegratorincreasesthetypeofthesystem（from1to2,forexample）,thuseliminatingthevelocityerror,andbybeingintroducedaheadofthepointofentryofthedisturbanceintothesystem,eliminatesthesteady-stateerrorresultingfromastepinthedisturbanceinput.Thisadditionalintegratormustbeaccompaniedbyatleastonezeroifthesystemistoremainstable.

通常同时将误差的两个部分最小化是困难的。

很明显，具有适当的干扰输入特性的一些知识是很有必要的。

方程2-2B-7的两个误差项都能通过在控制器中加入积分器而消除。

这些附加的积分器增加了系统的型（例如，从1型系统变为2型系统），因此可以消除速度误差，并通过在系统扰动进入点之前引入积分环节，可以消除由输入信号中包含的阶跃扰动引起的稳态误差。

如果要保持系统稳定该附加的积分器必须相应增加至少一个零点。

UNIT3

A：

TheRootLocus

Therootlocustechniqueisagraphicalmethodofdeterminingthelocationoftherootsofthecharacteristicequationasanysingleparameter,suchasagainortimeconstant,isvariedfromzerotoinfinity.Therootlocus,therefore,providesinformationnotonlyastotheabsolutestabilityofasystembutalsoastoitsdegreeofstability,whichisanotherwayofdescribingthenatureofthetransientresponse.Ifthesystemisunstableorhasanunacceptabletransientresponse,therootlocusindicatespossiblewaystoimprovetheresponseandisaconvenientmethodofdepictingqualitativelytheeffectsofanysuchchanges.

根轨迹技术是当一个单一的参数，例如增益或者时间常数从零到无穷大变化时，确定特征方程的各个根的位置的图形技术。

因此，根轨迹不仅仅提供了系统绝对稳定性的信息，还提供了稳定程度的信息。

稳定程度实际上还是描述动态响应特性的方式。

如果系统是不稳定的或者动态响应不可接受，根轨迹还可以指出可能改进响应的方法而且可以定性描述改进的效果。

AzeroisavalueofsthatmakesZ（s）equaltozeroandisgiventhesymbolо.Donotautomaticallyassumethatthiszeroisalsoaclosed-loopzerothatmakesN（s）equaltozerointhesystem（closed-loop）transferfunction;itmaybe,butisnotnecessarilyso.ApoleisavalueofsthatmakesP（s）equaltozeroandisgiventhesymbol×.Thesntermrepresentsnpoles,allequaltozeroandlocatedattheoriginofthesplane.ArootofthecharacteristicequationhaspreviouslybeendefinedasvalueofsthatmakesD（s）equaltozeroandisgiventhesymbol□.

零点是使Z（s）为零的s值，用符号о表示。

不能自动地假设这个零点就是使N（s）为零的闭环传递函数的零点。

它可能是，但不一定。

极点是使P（s）为零的s值，用符号×表示。

sn表示n个极点，其值为零，位于s平面的原点。

特征方程的根前面已经定义为使D（s）为零的s值，用符号□表示。

Sincesisacomplexvariableandthepolesandzerosmaybecomplex,

isacomplexfunctionandmay,therefore,behandledasavectorhavingamagnitudeandanassociatedangleorargument.EachofthefactorsontherightsideofEq.（2-3A-2）canalsobetreatedasavectorwithanindividualmagnitudeandassociatedangle,asshowninFig.2-3A-1.Notethattheangle

ismeasuredfromthehorizontalandispositiveinthecounterclockwisedirection.

由于s是一个复变量，极点和零点也可能是复数，

也是一个复函数，因此有可能视为一个有幅值和相角的向量。

方程（2-3A-2）右边的每一个因子都可以视为有各自幅值和相角的向量，并如图2-3A-1.所示。

请注意相角

是按从水平轴逆时针方向为正计算。

Ifthepartoftherealaxisbetweentwoo.l.poles（o.l.zeros）belongtotheloci,theremustbeapointofbreakawayfrom,orarrivalat,therealaxis.Ifnootherpoleszerosarecloseby,thebreakawaypointwillbehalfway.

如果实轴在两个开环极点（开环零点）之间属于根轨迹，则在其中必定有突破点（汇合点）。

如果附近没有极点或者零点，则突破点（汇合点）必定在（两个开环极点/开环零点）的中间。

B：

TheFrequencyResponseMethods:

NyquistDiagrams

Thenatureoftheinputalsoinfluencesthechoiceoftechniquestobeusedforsystemanalysisanddesign.Manycommandinputmerelyinstructasystemtomovefromonesteady-stateconditiontoasecondsteady-statecondition.Thistypeofinputcanbedescribedadequatelybysuitablestepsinposition,velocity,andacceleration,andtheLaplacedomainisappropriateforthispurpose.If,however,theintervalbetweensuchstepinputsisdecreasedsothatthesystemneverhastimetoreachthecorrespondingsteady-state,thesteprepresentationandLaplacedomainarenolongeradequate.Suchrapidlyvaryingcommandinputs（ordisturbance）maybeperiodic,random,oracombinationthereof.Thewindloadingofatrackingradarantenna,forexample,resultsfromameanvelocitycomponentthatvarieswithtimeplussuperimposedrandomgusts.Ifthefrequencydistributionoftheseinputscanbecalculated,measured,orevenestimated,thefrequencyresponsecanbeusedtodeterminetheireffectsuponthesystemoutput.

输入信号的特性可以影响到系统分析和设计的技术的选择。

许多的系统指令输入仅仅是让系统从一个稳定状态转移到另一个稳定状态。

这种类型的输入可以用适当的位置、速度和加速度的阶跃来描述。

但是，如果减小这些阶跃输入的间隔，系统没有足够的时间来到达下一个相应的稳态，则阶跃响应以及拉普拉斯域就显得不合适。

这些快速变化的指令输入可以是周期的、随机的以及它们的组合。

例如跟踪雷达天线的风力负载是由一个随时间变化的平均速度成分与迭加的随机阵风组成的。

如果这些输入的频率的分布是可计算、测量、甚至可估计的，则频率响应可以用来决定系统输出的效果。

Fromtheseequationsweseethatsinusoidalinputtoalinearstablesystemproducesasteady-stateresponsethatisalsosinusoidal,havingthesamefrequencyastheinputbutdisplacedthroughaphaseangleΦandhavinganamplitudethatmaybedifferent.Thissteady-statesinusoidalresponseiscalledthefrequencyresponseofthesystem.SincethephaseangleistheangleassociatedwiththecomplexfunctionG（jω0）andtheamplituderatio（c0/r0）isthemagnitudeofG（jω0）,knowledgeofG（jω0）specifiesthesteady-stateinput-outputrelationshipinthefrequencydomain.G（jω0）iscalledthefrequencytransferfunctionandcanbeobtainedfromthetransferfunctionG（s）byreplacingtheLaplacevariablesbyjω0.Consequently,ifG（jω0）canbedeterminedfromexperimentaldata,G（s）canalsobefoundby