自动控制原理 教学课件 作者 陈铁牛 自控原理课件(修改).ppt

自动控制原理 1.1自动控制及自动控制理论的发展简述 1.2自动控制的基本原理与方式 1.3自动控制系统的分类 1.4对自动控制系统的基本要求 2.1控制系统的微分方程 2.2传递函数 2.3动态结构图与梅森公式 2.4控制系统的几种常用传递函数 6.2.1 串联超前校正装置的特点 6.2 串联超前校正 最大超前相角 ωm是 ω1和 ω2的几何中心点，在对数频率特性上 ωm位于 ω1和 ω2的中间位置。 ωm对应的幅值 传递函数 (α＞1) 相角 最大超前角对应的频率ωm只取决于参数α。 当α=5~20时，ωm =42°~65°；当α＞20时， ωm增加不多，但校正网络的工程实现较困难，所以一般取α＜20。 6.2.2 串联超前校正方法 6.2 串联超前校正 用分析法设计串联超前校正装置的步骤如下： 1 2 3 6 5 4 7 根据系统误差要求确定其开环放大倍数K。 绘制待校正系统的对数频率特性L(ω)和φ(ω)曲线，并确定其穿越频率ωc和相位稳定裕度γ。 根据性能指标要求的相位裕度γ′和实际系统的相位裕度γ，确定最大超前相角φm(ω)= γ′- γ+△。 (△取5°～12°) 根据φm按照 计算出α值。 在L(ω)上找到幅频值为-10lgα的点处的频率作为超前校正装置的ωm。 根据选定的ωm确定校正装置的转折频率 、 ，并画出校正装置的对数频率特性Lc(ω)。 画出校正后系统对数频率特性曲线L′(ω)，并校验系统的相位裕度γ′。如果不满足要求，则增大△，从步骤3开始重新计算。 6.2 串联超前校正 要求系统的kv≥1000，相位稳定裕度γ′＞45°，试设计超前校正装置的参数。 设一单位反馈系统开环传递函数为 1 2 3 6 5 4 7 根据要求，取k=kv=1000，系统的开环传递函数为 -8.75 -8.75dB处的频率是 6.3.1 串联滞后校正装置的特点 6.3 串联滞后校正 最大超前相角 ωm是 ω1和 ω2的几何中心点，在对数频率特性上 ωm位于 ω1和 ω2的中间位置。 传递函数 (β<1) 相角 滞后网络对低频有用信号不产生衰减，而对高频噪声有一定的衰减作用，最大的幅值衰减为20lgβ，β值越大，抑制高频噪声的能力越强。 6.3.2 串联滞后校正方法 6.3 串联滞后校正 用分析法设计串联滞后校正装置的步骤如下： 1 2 3 5 4 6 根据系统误差要求确定其开环放大倍数K。 绘制待校正系统的对数频率特性L(ω)和φ(ω)曲线，并确定其穿越频率ωc和相位稳定裕度γ。 根据性能指标要求的相位裕度γ′和实际系统的相位裕度γ，根据算式φ (ωc′)= －180＋γ′+△计算校正后系统的穿越频率ωc′ 。 (△取5°～15°) 根据20lgβ+L(ωc′)=0 ，确定参数β值。 一般选取ω2=(0.1~0.05)ωc′则ω1=βω2，并画出校正装置的对数频率特性Lc(ω)。 画出校正后系统对数频率特性曲线L′(ω)，并校验系统的相位裕度γ′。如果不满足要求，需适当放大参数裕量，重新选择参数，重复以上步骤。 6.3 串联滞后校正 要求系统的kv＝30，相位稳定裕度γ′≥40°，试设计滞后校正装置的参数。 设一单位反馈系统开环传递函数为 1 5 4 2 根据要求，取k=kv=30，系统的开环传递函数为 3 6 6.4 串联滞后－超前校正 6.4.1 串联滞后－超前校正装置的特点 传递函数 它们分别与滞后和超前装置的传递函数形式相同，故具有滞后——超前的作用 6.4.2 串联滞后－超前校正方法 6.4 串联滞后－超前校正 用分析法设计串联滞后——超前校正装置的步骤如下： 1 2 3 5 4 6 根据系统误差要求确定其开环放大倍数K。 绘制待校正系统的对数频率特性L(ω)和φ(ω)曲线，并确定其穿越频率ωc和相位稳定裕度γ。 一般选取待校正系统γ=0时所的ω值作为校正后系统的穿越频率ωc′ 。 一般滞后部分的第二个转折频率为ω2=(1/5-1/10)ωc′ =1/T2，选取β=0.1，即可确定出ω1=βω2 =1/T1。 过[ωc′, -L(ωc′)]点作[+20]的斜线，分别交滞后校正装置的频率特性和横轴(ω轴)于两点，则这两个交点所对应的频率值即为相位超前校正装置的两个转折频率ω3、ω4。 写出滞后一超前校正装置的传递函数，校验已校正系统的各项性能指标。 设一单位反馈系统开