机械工程控制基础6-12.ppt

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1、第六章系统的性能指标与校正第一节系统的性能指标第二节系统的校正第三节串联校正第四节PID校正第五节反馈校正第六节顺馈校正第七节利用MATLAB设计系统校正第八节设计示例第九节关于系统校正的一点讨论前面几章讨论了控制系统几种基本方法。掌握了这些基本方法，就可以对控制系统进行定性分析和定量计算。本章讨论另一命题，即如何根据系统预先给定的性能指标，去设计一个能满足性能要求的控制系统。基于一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大部分组成，当被控对象确定后，对系统的设计实际上归结为对控制器的设计，这项工作称为对控制系统的校正。第一节系统的性能指标一、时域性能指标二、频域性能指标目前，工业技术

2、界多习惯采用频率法，故通常通过近似公式进行两种指标的互换。时域指标稳态型别、静态误差系数动态超调、调整时间频域指标截止频率、谐振峰值、谐振频率增益穿越频率、幅值裕度和相位裕度二阶系统频域指标与时域指标的关系谐振频率截止频率相位裕度谐振峰值超调量调节时间三、综合性能指标1．误差积分性能指标对于一个理想的系统，若给予其阶跃输入，则其输出也应是阶跃函数。实际上，这是不可能的，在输入、输出之间总存在误差，我们只能是使误差e（t）尽可能小。下图（a）所示为系统在单位阶跃输入下无超调的过渡过程，其误差示于下图（b）。在无超调的情况下，误差e（t）总是单调的，因此，系统的综合性能指标可取为

3、式中，误差因所以例设单位反馈的一阶惯性系统，其方框图如下图所示，其中开环增益K是待定参数。试确定能使I值最小的K值。解:当时，误差的拉氏变换为有可见，K越大，I越小。所以从使I减小的角度看，K值选得越大越好。2．误差平方积分性能指标3．广义误差平方积分性能指标控制系统的设计是根据工艺上对被控对象的参数及控制系统的任务和要求，确定控制系统的设计方案和结构，合理选择执行机构、功率放大器、检测元件等组成控制系统。经过安装调试和运行，结果：（1）全面满足所提出的性能指标；（2）不满足某些性能指标的要求。例如不稳定或稳态、暂态响应指标。必须通过调整系统的参数或增加

4、新的环节使性能得到改善。仅靠调整参数使系统满足工程上的要求是困难的。在系统原有结构上增加新的环节是改善系统性能的主要手段。控制系统的校正：为改善系统性能所增加的环节称为校正装置，根据工程上对系统的要求，合理地确定校正装置的结构形式和参数的过程称为系统的校正。常用的校正方法有根轨迹法和频率特性法。校正的实质是在原有系统中增加合适的校正装置，引进新的零点、极点以改变原系统的根轨迹和系统Bode图的形状，使其满足系统性能指标要求。第二节系统的校正系统分析是对现有控制系统的控制器和被控对象作定量的了解和分析，得出现有系统的稳定性、稳态特性和暂态性能指标。一.系统设计与校正的一些基本概念在实

5、际过程中，既要理论指导，也要重视实践经验，往往还要配合许多局部和整体的试验。所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。工程实践中常用的校正方式，串联校正、反馈校正和顺馈校正。校正方式串联校正反馈校正顺馈校正校正方式串联校正反馈校正顺馈校正校正方式串联校正反馈校正顺馈校正