控制系统的校正.ppt

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1、第六章线性系统的校正方法§6-1系统的设计和校正问题§6-2串联校正§6-3反馈校正§6-4系统串联校正的理论设计§6-5频率法在校正中的应用§6-1系统的设计和校正问题1、校正(1)、概念：如果原系统不能满足各项性能指标的要求，为了改善，在系统中引入一些附加装置，以满足要求。该引入的装置即校正装置。(2)、任务：已知原有系统和要求的性能指标，设计校正装置。2、校正方法：(1)、串联校正:加在前向通道误差之后，放大环节之前串联校正+×+G—×G1G2×—H反馈校正(2)、反馈环节：有局部反馈、全部反馈、正反馈、负反馈(3)、前置

2、校正(4)、干扰校正前置校正+×+干扰校正+×G1G2×—H+用户用性能指标来表达对控制系统的要求（定性、定量、部分定性+部分定量）具体：1、时域指标超调量Mp、调节时间ts、位置误差Kp、速度误差Kv，加速度误差Ka、阻尼比ζ2、频域指标剪切频率ωc、频带宽度ωb、相位裕度γ、幅值裕度Kg、峰值Mr提出的指标要适当考虑3、性能指标合理性可行性经济性若过高，则达不到要求；或系统造价高4、设计步骤(1)、系统建模（辨识）(2)、根据要求，选择校正装置（能体现校正传递函数的物理装置），可以是机械、电气、气动、液压、混合的，一般电气首

3、选；(3)、做样件（或软件仿真）；(4)、调整参数、修改结构（调试）；(5)、完成校正的核心：选择合适的校正数学模型BACK§6-2串联校正超前校正滞后校正滞后－超前校正PID调节器（校正器）1、超前校正(1)、校正模型(复阻抗法)令：CR1R2模拟电路（无源）另：机械装置：有源电子装置：CR1Uo－+R0R2R3R4UiF(t)xf1f2kR2>>R3>R42.校正分析超前校正环节Bode图L20lgαφωω1/T1/αTφmωm应用：1/T1/αTωc1ωc2ωωφL-π讨论：1.校正前：不稳定系统（一次穿越）；校正后：稳定

4、;2.中频段：校正前：-40dB；校正后：-20dB;3.ωc变宽，快速性提高；*α<1增益有衰减，用串联放大补偿到1，补偿后，原低频段不变。串联校正基本原理：利用超前校正网络的相角超前特性来增大系统的相角裕度，以改善系统的动态特性。2、滞后校正(1)、校正模型：CR1R2模拟电路（无源）另：有源电子模拟装置－+CR1UoR0R2R3Ui(2)、校正分析：Lφωω1/βT1/T滞后校正环节bode图Lφ-π/2-πωω1/βT1/Tγωc2ωc1应用分析：1.校正前：临界稳定；校正后，相位裕度为γ；2.ωc变窄，牺牲快速性；3.

5、校正后有γ，可以再提高K，增加精度。滞后校正基本原理：利用校正装置的高频幅值衰减特性，使系统剪切频率下降，提高相角稳定裕度。3、滞后、超前校正低频段加滞后（精度、平稳性）中频段加超前（快速性）(1)、模拟电路：C1R1C2R2滞后超前校正的Bode图：无源RC网络，常因负载效应，对原系统影响较大，一般采用有源RC网络。而工程上，采用现成产品------PID调节器Lφωω1/βT21/T21/T1β/T14、PID调节器（校正器）(1)、PD调节器（比例+微分）CR1Uo－+R0R2R3Ui具有超前校正特性L(ω)/dB20dB

6、/dec20lgKp0Kp<1(2)、PI调节器（比例+积分）UiCR1Uo－+R2R0L(ω)/dB具有滞后校正特性，且：增加了一个积分环节，精度提高了一级。(3)、PID调节器（比例+积分+微分）具有滞后－超前校正特性C2R0Uo－+RR1R2R3UiC1R4L(ω)/dBBACK§6-3反馈校正1、常见校正量(1)、被控量：速度、加速度、位移(2)、电量：电压、电流(3)、中间变量：由非电量电量2、联接方式R(s)×对象1对象2控制器××C(s)干扰1干扰2校正2-校正3-校正1-3、常用反馈元器件测速发电机压电式加速度传

7、感器电流互感器正规产品4、反馈校正功能：改变被包围部件的动态参数；取代某些部件。5.反馈校正应用(1)、利用反馈改变结构和参数比例反馈包围积分环节滞后环节×K/SKH-+G'例：液位控制系统缺项，结构不稳定，用代替则：-解：-比例环节包围阶滞后（惯性）环节阶滞后（T减小）G'×KH-+微分环节包围惯性环节一阶滞后环节(T增大)G'×KtS++4、微分包围二阶振荡环节振荡环节（ζ增大）×KtS-+微分环节实际使用中，很难得到，可近似为：称微分反馈KS为速度反馈；称KS2反馈为加速度反馈。(2)、利用反馈校正取代局部结构×G1H1

8、-+BACK§6-4系统串联校正的理论设计即：校正装置的选择。对已有系统进行估算—与用户要求比较——若不行，则校正之找典型模型：如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型静态误差；低、高、中频处理，典型的二阶系统*以二阶I型为例二阶参数模型在时域中：图3-13，3-14，3-16在频域中：