自动控制原理 第6章.ppt

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1、第六章线性系统的校正方法6.1系统的设计与校正问题6.2常用校正装置及其特性6.3串联校正6.4反馈校正6.5复合校正6.6控制系统校正设计第六章线性系统的校正方法6.1系统的设计与校正问题一、校正：在系统中加入一些机构和装置（其参数可以根据需要而改变），使系统特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。性能指标：评价系统性能优劣的一些数据。时域指标频域指标中频段三频段理论高频段低频段对应性能希望形状L(w)系统抗高频干扰的能力开环增益K系统型别v稳态误差截止频率相角裕度动态性能陡，高缓，宽低，陡频段三频段理论：为我们改变系统频率特性，进而改善系统性能提

2、供了原则和方向。1.串联校正二、常用的校正方式C(s)Gc(s)G(s)H(s)R(s)_G2(s)C(s)H(s)G1(s)Gc(s)R(s)__2.反馈校正串联校正比反馈校正简单，更易于对信号进行变换。局部反馈校正3.复合校正按输入前馈补偿的复合控制按干扰前馈补偿的复合控制控制系统的固有部分，其特性为已知补偿部分校正方法:分析法(analyzingmethod)综合法(synthesizingmethod)综合法(希望特性法):根据性能指标确定希望开环频率特性将希望特性与系统原有部分特性比较确定校正方式和校正装置参数分析法(试探法):确定校正方式选

3、择一种校正装置,算出参数验算性能指标直到满足要求8串联补偿和反馈补偿分析法综合法系统的固有特性一种补偿装置分析和经验验证性能指标选择参数系统的固有特性期望开环系统特性系统的性能指标确定补偿装置的结构和参数三、基本控制规律(1)比例(P)控制m(t)=Kpe(t)Kpe(t)m(t)r(t)c(t)-作用：提高了系统开环增益；减小系统的稳态误差，提高了系统的控制精度。缺点：降低了系统的相对稳定性(2)比例-微分(PD)控制Kp(1+τs)-m(t)c(t)e(t)r(t)m(t)=Kpe(t)+Kpτ作用：增加原系统的阻尼，改善系统的稳定性；增加一个开环

4、零点，使系统动态性能得到改善。例6-1控制系统如下。试分析控制器采用P或PD对系统性能的影响。Kp(1+τs)_E(s)C(s)GC(s)R(s)1.P控制2.PD控制特征方程为Js2+Kp=0，阻尼比为零，阶跃响应为等幅振荡，系统临界稳定。特征方程为Js2+Kpτs+Kp=0，Kp系统阻尼比为，系统稳定。阻尼比的大小可通过改变参数Kp和τ来调整。微分控制只对动态过程起作用，对稳态过程没有影响。微分通常与其他控制器结合，构成PD或PID控制器。作用：增加原系统的阻尼，改善系统的穏定性；增加一个开环零点，使系统动态性能得到改善。(3)积分(I)控制作用：

5、增加原系统的型号，提高系统的稳态性能。缺点：增加了一个原点的开环极点，对系统的稳定性不利。E(s)M(s)R(s)C(s)-(4)比例-积分(PI)控制E(s)M(s)R(s)C(s)-特点：增加的极点可提高系统的型号，减小或消除稳态误差；负实零点可增加系统阻尼，克服PI对系统稳定性及动态过程产生的不利影响。(5)比例-积分-微分(PID)控制E(s)M(s)R(s)C(s)-相应的传递函数为输入输出关系：Z1R1CR2Z2uiu01.超前网络6.2常用校正装置及其特性一、无源校正装置超前网络的传函：0超前网络的零极点分布为补偿衰减，需串接一放大器。补

6、偿后：20dB/dec090º0º－90º20lga超前网络的伯德图Φm由三角公式：超前网络特性●超前网络特点：相角超前，幅值增加●一级超前网络最大超前角为60º●最有效的Z1R1Z2uiu0R2C2.滞后网络滞后网络的传函：式中；<10零极点分布作用：采用滞后网络校正，主要是利用其高频幅值衰减的特性，应力求避免最大滞后角发生在校正后系统的开环截止频率附近。90º0º－90º0滞后网络的伯德图串联滞后-超前校正(1)滞后-超前网络特性(2)滞后-超前网络特性超前部分滞后部分滞后-超前网络特点：幅值衰减，相角超前二、有源校正装置Z2Z1Ui(t)U0(t

7、)＋－KA应用场合系统的调整要求比较高,希望装置参数可任意调整。串联超前校正的原理：利用超前网络的相角超前特性。要点：（1）正确地将超前网络的转折频率和选在待校正系统截止频率的两边。6-3串联校正一、超前校正（2）闭环系统的稳态性能可由选择开环增益来保证。27确定开环增益K后，画出未补偿系统的伯德图，计算未补偿系统的相角裕度用频率法对系统进行串联超前补偿的一般步骤为：根据稳态误差的要求，确定开环增益K。二、串联超前补偿由给定的相位裕量值计算超前校正装置提供的相位超前量是用于补偿因超前补偿装置的引入，使系统截止频率增大而引起的相角滞后量。值通常是这

8、样估计的：如果未补偿系统的开环对数幅频特性在截止频率处的斜率为-40dB/dec，一般取如果为