2017qt稳快准(5)第三章有效过程控制系统性能改进3.5复杂结构(加习题).ppt

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1、开环控制器与闭环控制器对比对外部干扰的抑制1．开环控制系统存在扰动时，无论怎样设计，开环误差不为02．闭环控制系统复杂反馈控制系统内环反馈校正：内环反馈上校正通过设计Gh(s)，可改进系统的动态品质，达到削弱对象模型Gp(s)不确定影响的目的。串级控制：两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。复杂反馈控制系统3.5复杂反馈控制系统的基本结构及其特性前馈-反馈控制：开环控制全静差补偿按参考输入实现补偿按扰动实现补偿4.4.5二阶系统的性能改善1.利用系统结构参数与特征参数之间关系来改善性能二阶系统的特征参数n开环时间常数增大闭环时间常

2、数T变大阻尼比减小（不变）开环放大系数增大闭环时间常数T变大阻尼比减小4.4.5二阶系统的性能改善当0<<1时（欠阻尼，单位阶跃响应）开环放大系数K1或K1K2%，Nd和Ns，振荡加剧，系统稳定性下降；n，调节时间的改变要看和n之间关系。2）时间常数T1或T1T2%，Nd和Ns，振荡加剧，系统稳定性下降；n，和n，使ts；开环时间常数增大闭环时间常数T变大自然震荡角频率变小阻尼比减小开环放大系数增大闭环时间常数T变小自然震荡角频率变大阻尼比减小4.4.5二阶系统的性能改善例4-1随动系统，K=16，T=

3、0.25，(1)求系统的n；(2)，%，nd和ts，(3)若=0.5，求K，计算%，nd和ts。4.4.5二阶系统的性能改善说明：超调量下降，而衰减比大幅度增加，说明振荡明显减弱，但调节时间不变，系统的瞬态响应性能得到改善。4.4.5二阶系统的性能改善2.利用速度反馈来改善性能速度反馈控制可通过改变速度反馈参数d来调整阻尼系数，为改善系统的性能提供了另一个手段。4.4.5二阶系统的性能改善例4-2：在例4-1的系统中加入速度反馈，要求阻尼系数=0.5，且不改变结构参数K和T，确定d，求上例中的各项指标.加入速度反馈后，超调量下降，衰减比增加，同时

4、调节时间被进一步缩短，系统的瞬态响应性能得到较大改善。4.4.6具有零点的二阶系统分析零点：会带来什么改变？以时间响应较快的欠阻尼系统，0<<1为例4.4.6具有零点的二阶系统分析4.4.6具有零点的二阶系统分析例4-3利用MATLAB仿真，得到图4-18；当<5时,超调增加，响应加快；当>5时，零点对响应超调量的影响可以忽略。4.4.6具有零点的二阶系统分析考虑在开环传递函数的基础上添加零点的影响。与速度反馈控制一样，可以通过改变微分时间常数来完成系统阻尼系数，但此时零点和阻尼系数都发生的变化，综合考虑提高系统性能。注意闭环传递函数的不同4.4.6具有零点的二阶系统分

5、析例4-4，仍考虑例4-1，加入微分前馈控制ds的方式改善系统性能。加入微分顺馈后，超调量略有增加，调节时间进一步缩短。二阶系统的性能改善2.利用速度反馈来改善性能速度反馈控制可通过改变速度反馈参数d来调整阻尼系数，(ωn，即T不变)，为改善系统的性能提供了另一个手段。具有零点的二阶系统分析考虑在开环传递函数的基础上添加零点的影响。零点为我们带来什么？：加快响应，增加超调阻尼增加：振荡降低(类似速度反馈中微分改变阻尼系数)零点和阻尼综合考虑提高系统性能。注意，与单纯的闭环零点不同，开环零点同时增加阻尼系数速度反馈参数d改变阻尼比微分有两面性，要用得恰当！开环零点

6、参数d同时影响和零点4.4.7扰动作用下的二阶系统分析通常Dh(s)惯性很小。参考输入作用下系统的闭环传递函数无零点，扰动作用下系统的闭环传递函数一般却是具有零点的。假设传感器H(s)，控制器Gc(s)和被控对象Gp(s)都没有零点。什么含义？控制器的惯性给扰动引入微分，快速、误差？4.4.7扰动作用下的二阶系统分析考虑一个具体例子阶跃扰动使系统稳态偏移