线性控制系统的校正.pptxVIP

第六章 线性控制系统的校正;2;引 言;1.控制系统设计和校正 设计问题：根据给定被控对象和自动控制的技术要求，进行控制系统设计，使控制器与被控对象组成的系统能较好地完成自动控制任务。;2.校正问题的三要素;1. 常用时域性能指标（主要对阶跃响应定义） 超调量、调节时间、上升时间、稳态误差等。;二阶系统频域指标与时域指标的关系;谐振峰值;3. 常用的复数域指标 通常以系统闭环极点在复平面的分布区域来定义。;Remarks:;根据校正装置加入系统的方式和所起的作用不同，可将其作如下分类：;12;13;Remark： 串联校正和反馈校正属于主反馈回路之内的校正。 前馈补偿和扰动补偿属于主回路之外校正。;1. 频率法 基本思想：利用适当校正装置的Bode图，配合开环增益调整来修改原来开环系统Bode图，使得开环系统经校正和增益调整后的Bode图符合性能指标要求。;第六章 线性控制系统??校正;17;一、线性系统的基本控制规律;1.比例( P )控制规律 具有比例控制规律的控制器，称为比例(P)控制器称为比例控制器增益。;改变了系统的极点;加大控制器增益Kp，会降低系统的相对稳定性;讨论：;2、微分(D)控制规律 ;3、比例-微分( PD )控制规律;讨论：;第六章 线性控制系统的校正;27;4、积分( I )控制规律 具有积分控制规律的控制器，称为积分(I)控制器。 其中Ti为可调比例系数。 由于积分控制器的积分作用，当输入信号消失后，输出信号有可能是一个不为零的常量。;;讨论：;5、比例—积分( PI )控制规律 具有比例—积分控制规律的控制器，称为比例－积分(PI)控制器。 其中Kp为可调比例系数，Ti为可调积分时间常数。;PI控制器的Bode图;33;讨论： PI控制器相当于在系统中增加一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。;6、比例－积分－微分( PID )控制规律 具有比例－积分－微分控制规律的控制器，称为比例－积分－微分( PID )控制器。;若4Td /Ti ＜1，则 式中 ;37;Remarks: 利用PID控制器校正时，除可使系统的型次提高一级外，还将提供两个负实零点。;第六章 线性控制系统的校正;40;PD校正装置—高通滤波器; 无源超前??正网络 ;分度系数 的选择;注意：超前校正环节不仅改变了BODE图的相角曲线，而且改变了幅值曲线，使幅值剪切频率提高，在新的幅值剪切频率上，原系统的滞后相角就会增大，这就要求超前校正装置产生的相角要相应的增大，为此设计超前相角要有安全裕度。;超前校正装置对系统性能有如下影响：;网络的传递函数为 ;;滞后校正分析： 利用滞后网络对系统进行校正对其性能有如下影响;超前校正和迟后校正的区别与联系;6.3.3 相位超前-滞后校正;其中;;求相角为零时的角频率;基于频率法的校正 相位超前校正、相位滞后校正、 相位超前-滞后校正 基于根轨迹法的校正 给定时域性能指标 基本控制规律：PID控制;根据系统开环频率特性与系统性能指标密切相关，将串联校正问题归纳为三类：;对应上面三种情况的BODE图：;6.4.1 串联相位超前校正;超前校正步骤 (设给定指标 );应用超前校正的几个限制条件： 1、原系统稳定；（否则需要的超前相角大，噪声对系统干扰严重，甚至可以导致系统不稳定） 2、原系统在剪切频率附近相角迅速减小的系统不适用该校正方法;6.4.1 串联相位迟后校正;采用相位滞后网络校正系统的步骤为： 1、由对稳态误差要求确定开环增益K； 2、画出未校正系统BODE图； 3、在未校正系统Bode图中确定与要求的相角裕度对应的频率ωc1 、相角裕度γ1； 4、计算未校正系统对应ωc2的相角裕度γ2 =γ+ ε (ε=10~15°)，计算将其衰减到0需要的β。 5、确定两个转折频率 6、验证;例6-2 单位负反馈系统的开环传递函数为 试设计迟后校正装置以满足 (1)系统开环增益K=8 (2);作业第六章 线性控制系统的校正;2;引 言;1.控制系统设计和校正 设计问题：根据给定被控对象和自动控制的技术要求，进行控制系统设计，使控制器与被控对象组成的系统能较好地完成自动控制任务。;2.校正问题的三要素;1. 常用时域性能指标（主要对阶跃响应定义） 超调量、调节时间、上升时间、稳态误差等。;二阶系统频域指标与时域指标的关系;谐振峰值;3. 常用的复数域指标 通常以系统闭环极点在复平面的分布区域来定义。;Remarks:;根据校正装置加入系统的方式和所起的作用不同，可将其作如下分类：;12;13;Re