第八章 系统校正.ppt

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1、第八章§8-3相位超前与相位滞后校正装置及其特性§8-4频率法校正自动控制系统校正§8-1控制系统校正的概念§8-2基本控制规律§8-5复合控制§8-1控制系统校正的概念问题1：控制系统设计过程？问题2：设计出的系统性能指标不符合要求怎麽办？问题3：校正有几种形式，各有什麽特点？问题4：校正的步骤怎样？问题5：如何在乃氏图上，说明校正装置的作用？分析：已知系统模型参数←分析法或实验法求取。求系统性能指标。设计：已知系统所要完成的任务、被控量、性能指标以及可靠性、经济性、体积、重量、等等。求系统部

2、件、结构参数控制理论的任务：系统分析、系统设计系统设计过程：提出设计要求：设计固有系统加校正装置（并校验结果）得希望系统为使系统有较好的性能，一般均采用反馈控制初步搭成系统，只K可调，其余基本不再改变。如果不能满足要求，三大指标必须进行校正----加校正装置Compensation校正：已知固有系统结构、参数、性能指标求校正装置的形式校正装置的参数●校正分类：1、按结构形式分串、并、串并、顺馈、反馈等。①串联校正：G(s)=Gc(s)*G0(s)Bode图：L()=Lc()+L0()改变b

3、ode图的形状：增益、相角。增加开环零、极点Pc、Zc校正装置的形式有多种：可按结构、按作用等来分类相位超前、相位滞后、相位滞后－超前②局部反馈校正:用局部反馈的场合比较多，用于改善固有系统中某些部件的性能。④复合校正:③前馈（顺馈）:2、按装置作用：3、含源与否有源无源4、按响应特性校正：按期望特性校正前馈+反馈：工程设计法：二阶最佳、三阶最佳反馈前馈M＝1.25例：已知固有系统的开环传递函数为：要求校正后Mr≤1.25,Kv≥100(1/秒)即ess≤0.01讨论：？若满足Mr=1.25K=

4、1不符合ess≤0.01若满足Kv=100即K=100系统不稳定频率法校正思路先满足稳态误差要求用曲线①在中、高频段校正装置产生作用：衰减幅值，或增加正相角，曲线靠到②以满足Mr要求①②系统校正过程：分析固有系统性能指标确定校正装置形式加校正装置、校验结果得希望系统计算校正装置元件参数§8-2基本控制规律问题1：串联比例（P）、积分（I）、微分（D）校正装置会对系统产生什麽作用？问题2：怎样用频率特性法分析串联校正装置会对系统产生的作用？问题3：反馈校正是如何改善系统性能的？§8-2基本控制规律

5、一、PD串联校正设C(t)、e(t)如图。因de/dt为负,校正装置的输出将变小,从而使输出上升变慢,若参数调整合适,可使C(t)超调小或不超调。但,由于此时的

6、-de/dt

7、很大,误差将往负方向继续增加,也就是系统一定产生超调;当C(t)第一次到达c(∞)处系统误差等于零;用PD校正(kP+kDS)m(t)=kP+kD*de(t)/dt用P校正(kP)，m(t)=kP*e(t)用PD校正Gc(s)=KP+KDS其相角大于零。与固有系统串联后，使系统增加了相角稳定裕量。用频率法分析二、PI串联校

8、正串联1/S提高系统型号、精度提高但由于相角小于零，稳定性降低。用PI校正1、改善某一环节特性。2、改善闭环系统阻尼。三、反馈校正（改善某一扰动较大或惯性较大的环节）§8－3相位超前与相位滞后校正装置及其特性问题1：相位超前（滞后）校正网络数学模型？问题2：相位超前（滞后）校正网络的特性是什麽？问题3：我们是怎样利用相位超前（滞后）校正网络的特性来改善系统性能的？问题4：怎样改变相位超前（滞后）校正网络的参数才能符合要求？问题5：如何用BODE图说明校正装置的作用？问题6：有源校正网络数学模型？

9、§8－3相位超前与相位滞后校正装置及其特性一、相位超前校正网络无源阻容网络组成的装置增加a补偿该网络的衰减作用Bode图校正装置能产生的最大相角由a决定a越大,即两个转折频率距离越远，所产生的相角就越大，它们的关系不是正比例关系，当大于20后，a再大就没有太大意义了，不仅相角增加不多，还因它的中、高频增益太大，将导致剪切频率提高太大，反而影响校正效果。二、相位滞后校正装置b<1,产生滞后相角。滞后校正环节BODE图在w=wm处它产生最大滞后相角滞后校正环节产生的滞后相角，不能改善系统性能，用于校

10、正是它在中、高频段的衰减作用。wm三、有源校正装置要求：推导传递函数画Bode图根据Bode图分析校正装置的作用引例：已知固有系统的开环传递函数为：要求校正后Mr≤1.25,Kv≥100(1/秒)怎麽做？§8-4频率法校正②若满足Mr=1.25得K=1不满足合ess≤0.01①满足Kv=100，即K=100，系统不稳定，无法满足Mr＝1.25要求。稳态误差要求必须满足分析如下曲线①曲线②在中、高频段曲线应绕过M＝1.25的园串联超前校正思路：②校正装置在中、高频段产生正相角，使曲线①随频率增加逐