自动控制原理_第6章.ppt

* 并联校正的一个实例 θo(s) 速度反馈控制系统 _ E (s) K1 θi(s) Ω (s) 由上式可见，引入速度反馈控制后，增加了附加项，同样使系统的时间常数T不变、等效阻尼比增大,因而使系统的调节时间缩短，超调量减小，系统的动态性能得到改善。但系统没有附加闭环零点的影响。 * 本章讨论的系统都以随动系统为对象，主要考虑系统在给定输入信号作用下的性能。而对于恒值控制系统（非单位负反馈系统），给定输入信号基本不变，希望系统在扰动输入信号作用下，系统的输出不受或少受影响。其校正的基本思路是以扰动为输入信号，则根据系统在扰动信号的作用下输出的过渡过程，提出相应的性能指标，并找出能够满足要求的闭环传递函数。 * ⒈在控制系统中，采用增加附加环节来改善系统品质指标的方法，叫做系统的校正。校正装置的引入，常常是解决静态指标和动态指标互相矛盾的有效方法。根据校正装置在系统中的位置不同，校正分为串联校正和并联校正两大类。 ⒉串联校正分为超前（微分）校正，滞后（积分）校正和滞后-超前（积分-微分）校正等三种。串联校正装置既可用无源网络来实现，又可用运算放大器组成的有源网络来实现。前者称为无源校正网络，后者称为有源校正网络。 本章小结 * ⒊超前校正的优点是引进一个较大的相角，从而提高了相角裕度。超前校正会使截止频率增大，可提高系统的快速性，但随之产生相余量稍有下降的缺点。设计时应扬长避短，以获得最好的效果。超前校正的主要缺点使高频噪声干扰严重，使系统抗干扰能力下降，设计时务必注意。 ⒋滞后校正的优点是中、高频幅值衰减，使截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。缺点是相角滞后的性质，它可能对新的截止频率处的相余量有不良影响。为了把这种不良影响减至最小，常要求滞后网络的第一个转折频率应足够小。但 可能会使时间常数大到难以实现的程度。 * ⒌滞后-超前校正兼有滞后校正和超前校正的优点，它可利用超前部分来增大系统的相角裕度，同时利用滞后部分来改善系统的稳态性能。因此，当要求校正后系统的稳态和动态性能都较高时，应考虑采用滞后-超前校正。 ⒍并联校正的本质是在某个频率区间内，以反馈通道传递函数的倒数特性来代替原系统中的不希望的特性以改善控制系统的性能，同时还可以减弱反馈所包围部分特性参数变化对系统性能的影响。 反馈校正效果明显，优点较多。在电气传动系统中得到广泛应用。 * 4、性能指标之间的转换 根据大量的工程实践，高阶系统期望特性的幅值穿越频率?c、中频段宽度h可分别由调节时间ts，最大超调量σ%确定，即： 为保证足够的相位裕量，中频段转折频率?2、?3，可按下式确定 * 5、期望法校正的一般步骤 1.绘制系统校正前的对数幅频特性。 2.根据系统稳态性能要求，绘制系统校正后的对数幅频特性的低频段。 3.根据系统动态性能要求，绘制系统校正后的对数幅频特性的中频段。 4.为保证系统的抗干扰性能，系统校正后的对数幅频特性高频段应该迅速衰减；同时为使校正装置易于实现，高频段应尽量等于或平行于校正前的高频段，并应充分利用校正对象的零极点，使期望特性的某些转折频率与校正前系统对数幅频特性的部分转折频率相同，以期简化校正后系统传递函数的形式。 * 5.绘制期望特性的低中频连接线与高中频连接线，一般取斜率为-40dB/dec，综合考虑原系统的特性绘制出系统的期望对数频率特性。 6.将期望对数频率特性减去未校正系统的频率特性，可得串联校正装置的频率特性。 7.求出校正装置的传递函数，校验动态与稳态性能指标；若不满足，可以再次增加中频段宽度或减小幅值穿越频率，重新设计。 * 要求系统达到的性能指标为：静态速度误差系数Kv≥10；最大超调量σ%≤5%；调节时间ts≤1s，试用期望对数频率特性法确定系统的串联校正装置的特性。 解：1.绘制校正前的开环对数幅频特性Lo（?）： 6.6.3应用实例 [例6-4] 某单位负反馈系统的开环传递函数为 * Lo（?）-未校正系统 L (?) 0.1 100 [-20] -20 60 40 20 0 [-40] 1 ?c =2 10 系统的幅值穿越斜率为-40dB/dec，校正前的幅值穿越频率为?c =2 rad/s，校正前系统的相位裕量为45°，具体计算方法可参考前面的例题。根据二阶系统时域与频域指标的关系，可以求出最大超调量σ%=20%，调节时间ts=6/?c=3 s。可见校正前系统的稳态、动态性能均不满足要求。 * (2)按照K=10绘制期望特性的低频段，以满足系统的稳态性能。 (3)按σ%、ts的要求确定系统的中频段 为保证足够