自动控制原理第六章(1-6.1&2).ppt

第六章;主要内容;基本要求;正确理解反馈校正的特点和作用。能通过传递函数分解为典型环节的方法，比较说明加入反馈局部校正的作用。 正确理解对控制作用和对干扰作用的两种附加前置校正的特点、使用条件及其作用，会使用等效系统开环频率特性分析或闭环零、极点比较分析来说明前置校正的作用。 了解其它一些改善系统性能的手段与方法。 ; 对一个控制系统来说,如果它的元部件、参数已经给定,就要分析它能否满足所要求的各项性能指标。一般把解决这类问题的过程称为系统的分析。 在实际工程控制问题中，还有另一类问题需要考虑，即往往事先确定了要求满足的性能指标，要求设计一个系统并选择适当的参数来满足性能指标的要求，或考虑对原已选定的系统增加某些必要的元件或环节，使系统能够全面地满足所要求的性能指标。这类问题称为系统的校正。 校正的目的是改善系统的动态性能和稳态性能;一般说来，被控对象（G2(S))的模型结构和参数不能任意改变，可以称之为控制系统的“不可变部分”。如果将这个被控对象简单地组成一个反馈系统，常常不能满足控制要求。为此，人们常常在系统中引入某种环节——校正装置（G1(S)) ，以改善其性能指标。;校正的实质均表现为修改描述系统运动规律的数学模型。 设计校正装置的过程是一个多次试探的过程并带有许多经验，计算机辅助设计为系统校正装置的设计提供了有效手段。 按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正，反馈校正和复合校正。根据校正装置的特性又可分为超前校正，滞后校正，滞后-超前校正。;需要校正的几种基本类型 ;当 时，可以求得当 时， 有 恒定成立。说明系统输出Y(s)不受干扰 N(s)的影响。;（2）对给定输入进行补偿;下图表示引入了一个比例微分控制的二阶系统,系统输出量同时受偏差信号 和偏差信号微分 的双重控制。;分析;等效阻尼比：;6－1 系统校正设计基础;开环频域指标;闭环频域指标;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。; 各类性能指标是从不同的角度表示系统的性能，它们之间存在必然的内在联系。对于二阶系统，时域指标和频域指标之间能用准确的数学式子表示出来。它们可统一采用阻尼比ζ和无阻尼自然振荡频率ωn来描述，如所示。;二阶系统的频域性能指标; 动态性能各个指标之间对系统参数和结构的要求往往存在矛盾,正确认识这些矛盾有利于理解各种较正的思想 不同的系统对不同性能指标的要求有所区别;根据经验确定校正的方式,选择一种校正装置,然后根据性能指标要求和系统原有部分的特性选择校正装置的参数,最后验算性能指标是否满足要求.若不满足,则改变校正装置参数或校正方式,直到满足要求为止.这种方法叫分析法.又称试探法.;综合法:根据性能指标要求确定出希望开环频率特性的形状,然后将希望特性与系统原有部分特性进行比较,从而确定校正方式和校正装置参数.故此方法又称希望特性法.;二、校正设计的方法;频率法:主要应用开环Bode图 基本做法：利用适当的校正装置的Bode图，配合开环增益的调整，来修改原有的开环系统的Bode图，使得开环系统经校正后的性能指标符合要求;根轨迹法：加入校正装置的同时就是加入新的开环零、极点，这些零、极点使得闭环根轨迹向有利于改善系统性能的方向改变，这样可以使得闭环零、极点重新分布，从而满足系统性能要求;等效结构与等效传递函数方法：前几章中已经比较详细地研究了单位负反馈系统和典型一、二阶系统的性能指标，这种方法充分运用这些结果，将给定结构等效为已知的典型结构进行对比分析，这样往往使问题变得简单。;Gc(s);三、几种经典的校正方式;6－2 串联校正;串联校正从设计到具体实现均比较简单，设计中最常使用。 工程中常用的串联校正： 超前校正、滞后校正、滞后-超前校正 PID校正 串联校正的主要问题是对参数变化的敏感性较强。;一、相位超前校正;相位超前校正装置的传递函数;无源超前网络校正;转角频率分别为; 校正装置的零点 ，极点 均位于负实轴上，如图所示。其中零点总位于极点的右边，零、极点之间的距离由a值确定。;从校正装置的表达式来看，采用无源相位超前校正装置时，系统的开环增益要下降a倍，为了补偿超前网络带来的幅值衰减，通常在采用无源RC超前校正装置的同时串入一个放大倍数Kc=a的放大器。超前校正网络加放大器后，校正装置的传递函数; 从图可知：当ω →0时Lc(ω) →0；当ω →∞时Lc(ω) →20lg a；而当 时，;例6－1;原系统不稳 串入超前校正，可改善系统性能