第6章控制系统的校正.pptVIP

第6章 系统的性能指标与校正 6.1 系统的性能指标 6.2 系统的校正 6.3 串联校正 6.4 PID 6.5 反馈校正 6.6 顺馈校正 6.9 关于系统校正的一点讨论 6.1.1 控制系统的设计 6.1.3 校正的作用 6.1.4 校正方式 6.2.1 超前校正网络 6.2.2 滞后校正网络 6.2.3 滞后-超前校正网络 6.2.4 有源校正网络 6.3 串联校正：频域分析法 6.3.1 串联超前校正 6.3.2 串联滞后校正 6.3.3 串联滞后-超前校正 6.4 PID校正 6.4.3 PID串联校正的工程设计方法 6.5 反馈校正 6.5.2 反馈校正的频域综合法 6.6 复合校正 6.6.1 复合校正的概念 6.6.2 按扰动补偿的复合控制系统 6.6.3 按输入补偿的复合控制系统 * 在典型二阶系统中， 这时兼顾了快速性和相对稳定性能，所以，通常把 的典型二阶系统称为“最佳二阶系统”。 对于最佳二阶系统， 最佳二阶系统的开环传递函数为 （1）被控对象为一阶惯性环节 取最佳二阶模型为期望模型，其时间常数与被控对象的时间常数相同， 一般按最佳二阶模型来设计系统。 * （2）被控对象为两个惯性环节串联 时间常数与被控对象中较小的时间常数相同 可见，应采用PI调节器，调节器参数应整定为 《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 * （3）被控对象为三个惯性环节串联 时间常数与对象的最小的一个时间常数相同 可见，应采用PID调节器，调节器参数应整定为 《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 * （4）被控对象由若干小惯性环节组成 这时，可用一个较大惯性的惯性环节来近似，即令 （5）被控对象含有积分环节 * 三、 按典型三阶系统设计 具有最佳频比的典型三阶模型 为中频宽度。由于中频段对系统的动态性能 起决定性作用，所以，h是一个重要参数。 具有“最佳频比”的典型三阶模型 具有最佳频比的典型三阶模型为 考虑到参考输入和扰动输入两方面的性能指标，通常取中频宽度 * 1）被控对象为 应采用PI调节器，其参数整定为 2）当被控对象为 应采用PID调节器，其参数整定为 * 2 . 具有最大相角裕度的典型三阶模型 典型三阶模型的相角裕度为 调整 ，即改变 使 取得最大值 具有最大相角裕度的典型三阶模型为 改善控制系统的性能，除了采用串联校正方案外，反馈校正也是广泛采用的校正方式之一。 6.5.1 反馈校正的作用 反馈校正的基本原理是： 用反馈校正装置包围待校正系统中对动态性能改善有重大妨碍作用的某些环节，形成一个局部反馈回路。适当选择校正装置的形式和参数，可使局部反馈回路的等效传递函数性能比被包围环节的性能大为改善。 - R C - R1 G(s) 1. 利用反馈校正取代局部结构 如果在对系统动态性能起主要影响的频率范围内，有 则 即用 取代G2(s) 。 2．利用反馈校正改变局部结构和参数 （1）比例反馈包围积分环节 积分环节经局部反馈成为惯性环节，意味着降低了系统的型别，这样虽然会使系统跟随一些典型输入信号时的稳态精度降低，但有可能改变原系统存在的结构不稳定。 （2）比例反馈包围惯性环节 可见，该反馈校正可以等效为串联超前校正，实现起来更简单。 （3）微分反馈包围惯性环节 仍为一惯性环节，时间常数增大，但增益不受影响。利用局部反馈可以使原系统中各环节的时间常数拉开距离，从而改善系统的相对稳定性。 校正后仍为惯性环节，但减小了时间常数和增益。 （4）微分反馈包围振荡环节 从上面的几种情况可以总结出：反馈校正环节是比例系数，校正结果是改变被包围环节传递函数分母多项式的常数项；反馈校正环节是s的一次项，校正结果是改变被包围环节传递函数分母多项式的s项系数；依次类推，其作用是改变系统开环极点分布。 校正后仍为振荡环节，但等效阻尼比可显著增大，系统超调减小。 该反馈校正等效为串联滞后校正。 未校正系统的开环传递函数为 校正后系统的开环传递函数为 G1(s) G2(s) - R C Gc(s) - G3(s) 设计的基本思想： 获得近似的 。由于 是已知的，因此可以求得反馈校正装置 。 在系统主要的校正频率范围内， ，就有 由希望的频率特性确定。因此可由 在 的频率范围内，有 ； G1(s) G2(s) - R C Gc(s) - G3(s) 在6000以内可调。要求系统满足性能指标：静态速度误差系数 超调量 ，调