自动控制原理第6章线性控制系统的校正课件.pptx

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1、自动控制原理第六章线性控制系统的校正2021/8/51第六章线性控制系统的校正前几章介绍了自动控制系统的时域分析法、根轨迹分析法及频域分析法，这些方法是在现有的给定系统结构和参数的条件下，定量计算其性能指标的，这类问题属于分析系统的问题。但在工程实际中常常对给定的控制对象提出一定的性能指标要求，通过合理选择控制装置的结构和参数，使之满足系统设计指标的要求，这类问题属于设计系统的问题，即控制系统的校正。一般对控制系统的要求是结构简单、运行可靠，性能满足稳定、准确及快速的要求。当系统不满足要求时，首先调整系统的相关参数，如不行则考虑采用校正的方法

2、。自动控制原理6.1引言2021/8/5第六章线性控制系统的校正26.1.1校正及校正装置所谓校正是在原有系统中，有目的地添加一些装置或元件，人为地改变系统的结构或参数，使之满足所要求的性能指标。即校正是为弥补系统的不足而进行的结构调整。为此目的在系统中引入的装置称为校正装置，用来表示，除校正装置外的部分称固有部分，用来表示。控制系统的校正就是根据系统的固有部分和对性能指标的要求，确定校正装置的结构和参数。构成校正装置的方法有很多种，可以是电气的、机械的、液压的、气动的，或它们的混合形成，视具体情况而定，一般取决于控制系统对象的性能及工作环境

3、。如含有易燃流体时，宜选用气动式的校正装置、气动仪表及执行机构。实际系统中，使用最多的是电气校正装置。电气的校正装置分为无源的和有源的两种形式，无源校正装置是指装置本身不带电源，主要由电阻、电容及电感等无源元件组成，而有源校正装置是由运算放大器带外围电路组成的（不用考虑阻抗匹配问题）。2021/8/5第六章线性控制系统的校正3自动控制原理校正装置接入系统的方法称为校正方法，基本的校正方法有串联校正、反馈校正及复合校正3种形式。1.串联校正校正装置配置在前向通道，与被控对象相串联的方法被称为串联校正，如图6.1所示。串联校正的概念及设计较为直观

4、、简单，易实现，一般采用有源校正装置，设于前向通道能量较低的部分，所以校正装置的功率消耗较低。2021/8/5第六章线性控制系统的校正46.1.2校正的方法自动控制原理6.1.2校正的方法2.反馈校正校正装置与被控对象作反馈联接，形成局部反馈的方法被称为反馈校正，如图6.2所示。反馈校正改造了被反馈包围环节的特性，能抑制由于这些环节参数波动或非线性因素对系统性能的不利影响，由于反馈校正装置的信号是从高功率点传向低功率点，故一般采用无源校正装置。2021/8/5第六章线性控制系统的校正5图6.1串联校正图6.2反馈校正自动控制原理6.1.2校正

5、的方法3.前馈校正在反馈控制回路中，加入前馈校正通路的方法被称为前馈校正。前馈校正有两种基本形式：一种是前馈校正装置接在给定值之后，直接送入反馈系统的前向通道，如图6.3（a）所示；另一种是前馈校正装置接在系统可测扰动作用点与误差测量点之间，如图6.3（b）所示。前馈校正主要用来克服可测量扰动的影响，在扰动作用到达之前，前馈校正装置就会产生前馈作用来抵消扰动的影响。如果扰动可测，而且各部分数学模型准确，前馈校正能很好地消除扰动影响，不过它不能克服由前馈通道本身引起的误差，所以一般与反馈控制联合使用。2021/8/5第六章线性控制系统的校正6自

6、动控制原理图6.3前馈校正（b）扰动前馈校正（a）输入前馈校正6.1.2校正的方法对于一个特定的系统而言，采用何种校正方式，要综合考虑多种因素的影响，一般取决于该系统中信号的性质、可供元器件、价格及设计者的经验等。在大多数情况下，采用串联校正不仅比较经济，易于实现，而且设计较简单，易于掌握，故本章只讨论控制系统的串联校正。校正装置的设计方法，主要有根轨迹法和频率法。2016/1/22第6章线性控制系统的校正7自动控制原理2021/8/5第六章线性控制系统的校正76.1.3系统的性能指标控制系统的性能指标通常是由控制系统的使用单位或设计制造单位

7、提出的，性能指标的提出应该根据系统工作的实际需要，对不同系统有所侧重，切忌盲目追求高性能指标而忽视经济性，甚至脱离实际。控制系统的性能包括稳态和动态两个方面，具体指标有：1）时域指标稳态指标：稳态误差，用稳态误差系数、、来表示，它们能够反映系统的稳态控制精度。动态指标：过渡时间、超调量等，能够反映控制系统瞬态响应的品质。2）频域指标开环频域指标：剪切频率、相位裕量、增益裕量；闭环频域指标：谐振峰值、谐振频率、频带宽度。3）复数域指标复数域指标是以系统的闭环极点在复平面上的分布区域来定义的，主要有：振荡度（即阻尼比）、衰减度（与有关）。2016

8、/1/22第6章线性控制系统的校正8自动控制原理2021/8/5第六章线性控制系统的校正86.1.3系统的性能指标以上三种不同类型的指标从不同角度表征了控制系统的同