第讲控制系统的校正.pptVIP

例5-6 设一个闭环系统具有下列;例5-7 设一个闭环系统具有下列开环传递函数试确定该闭环系统的稳定性。;例5-8;;令虚部为零即可 ;5.7.1相位裕度和增益裕度;?相位裕度、相角裕度(Phase Margin);Positive Gain Margin;Positive Gain Margin;例5-9 一单位反馈系统的开环传递函数为;根据K=1时的开环传递函数;;? 由题意知;例5-11 设一单位反馈系统对数幅频特性如图5-50所示(最小相位系统)。?写出系统的开环传递函数?判别系统的稳定性?如果系统是稳定的，则求;-20dB/dec;?由于是最小相位系统，因而可通过计算相位裕度;5.7.3 标准二阶系统中阶跃瞬态响应与频率响应之间的关系;5.7.4截止频率与带宽(Cutoff frequency and bandwidth);始;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。;在实际过程中，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。;目前，工业技术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。参见书p220;二阶系统频域指标与时域指标的关系;谐振峰值;既能以所需精度跟踪输入信号，又能拟制噪声扰动信号。在控制系统实际运行中，输入信号一般是低频信号，而噪声信号是高频信号。;图6-1 系统带宽的选择;校 正 方 式;前馈校正;(b) 按输入补偿的复合控制;6.1.4基本控制规律;具有积分（I）控制规律的控制器，称为I控制器。;具有积分比例-积分控制规律的控制器，称为PI控制器。;（5）比例（PID）控制规律;I 积分发生在低频段，稳态性能(提高) D微分发生在高频段，动态性能(改善);一般而言，当控制系统的开环增益增大到满足其静态性能所要求的数值时，系统有可能不稳定，或者即使能稳定，其动态性能一般也不会理想。在这种情况下，需在系统的前向通路中增加超前校正装置，以实现在开环增益不变的前题下，系统的动态性能亦能满足设计的要求。; ;时间常数;?超前网络的零极点分布;? 对应式(6-19)??;20dB/dec;由(6-21);频率特性; ;(b) 最大超前角及最大超前角处幅值与分度系数的关系曲线;2.无源滞后网络;图6-12无源滞后网络特性;?同超前网络，滞后网络在;?采用无源滞后网络进行串联校正时，主要利用其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。滞后网络怎么能提高系统的相角裕度呢？;在设计中力求避免最大滞后角发生在已校系统开环截止频率;图6-13 b与;3.无源滞后-超前网络;图6-15 无源滞后-超前网络频率特性;求相角为零时的角频率;实际控制系统中广泛采用无源网络进行串联校正，但在放大器级间接入无源校正网络后，由于负载效应问题，有时难以实现希望的规律。此外，复杂网络的设计和调整也不方便。因此，需要采用有源校正装置。;谢谢！ ;;频率法对系统进行校正的基本思路是：通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形状，即要求校正后系统的开环频率特性具有如下特点：;用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤可归纳为： ?根据稳态误差的要求，确定开环增益K。 ?根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的波特图，;用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤可归纳为： ?根据稳态误差的要求，确定开环增益K。 ?确定开环增益K后，画出未校正系统的波特图，;?计算校正装置在;例６-1.设一单位反馈系统的开环传递函数为;;?根据相位裕量的要求确定超前校正网络的相位超前角;?计算超前校正网络的转折频率;;;?校正后系统的框图如图6-17所示，其开环传递函数为 ;?超前校正一般虽能较有效地改善动态性能，但未校正系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时，若用单级超前校正网络去校正，收效不大。因为校正后系统的截至频率向高频段移动。在新的截止频率处，由于未校正系统的相角滞后量过大，因而用单级的超前校正网络难于获得较大的相位裕量。 ;;例6-2 设控制系统如图6-18所示。若要求校正后的静态速度误差系数等于30/s，相角裕度40度，幅值裕度不小于10dB，截止频率不小于2.3rad/s，试设计串联校正装置。;;谢谢！