第六章 线性系统的校正方法课件.ppt

校正方式的选择原则： 校正方式的选择取决于系统中的信号性质，技 术实现的方便性，可供选择的元件，抗扰性要求、 经济性要求、环境使用条件以及设计者的经验等因 素。 串联校正设计比反馈校正设计简单，也比较容 易对信号进行各种必要的变换。 在性能指标要求较高的控制系统设计中，通常 兼用串联校正与反馈校正两种方式。 设计方法： 在控制系统设计中，一般依据性能指标的形 式来决定应采用的方法。 如果性能指标以单位阶跃响应的峰值时间、 调节时间、超调、阻尼比、稳态误差等时域特征 量给出时，一般采用根轨迹法设计校正； 如果性能指标以系统的相角裕度、幅值裕度 、谐振峰值、闭环带宽等频域特征量给出时，一 般采用频率法设计校正。 目前工程技术界多习惯采用频率法，故常常 要通过近似公式进行两种指标的互换。 系统的设计与校正问题 （3）滞后－超前校正 为了全面提高系统的动态品质，使稳态精度、快速性和振荡性均有所改善，可同时采用滞后—超前 校正，并配合增益的合理调整。 鉴于超前校正的转折频率应选在系统中频段，而滞后校正的转折频率应选在系统的低频段，因此可知滞后—超前串联校正的传递函数的一般形式应为 小结： 优先调整被控对象，其次才考虑增加校正网络；（compensator） 根据性能指标选择设计方法； （时域：根轨迹法；频域：频域方法） 根据性能要求选择不同的校正网络。 （超前校正：动态性能；滞后校正：稳态精度） 1. 分析法 分析法是一种试探的方法，可归结为： 原系统频率特性+校正装置频率特性=希望频率特性 G0(jω) + Gc(jω) = G(jω) 从原有的系统频率特性出发，根据分析和经验，选取合适的校正装置，使校正后的系统满足性能要求。 2. 综合法 可归结为： 希望频率特性-原系统频率特性=校正装置频率 特性 G(j?) - G0(j?) = Gc(j?) 根据对系统品质指标要求，求出能满足性能的 系统开环频率特性，即希望频率特性。再将希望频 率特性与原系统频率特性相比较，确定校正装置的 频率特性。 用开环频率特性进行系统设计，应注意以下几点： 1）稳态特性：要求具有一阶或二阶无静差特性，开环幅频低 频斜率应有-20或-40。为保证精度，低频段应有较高增益。 2）动态特性：为了有一定稳定裕度，动态过程有较好的平稳 性，一般要求开环幅频特性斜率以-20穿过零分贝线，且有一 定的宽度。为了提高系统的快速性，应有尽可能大的ωc。 3）抗干扰性：为了提高抗高频干扰的能力，开环幅频特性高 频段应有较大的斜率。高频段特性是由小时间常数的环节决定 的，由于其转折频率远离ωc，所以对的系统动态响应影响不 大。但从系统的抗干扰能力来看，则需引起重视。 由于校正环节的相位滞后主要发生在低频段，故对中频段的相频特性曲线几乎无影响。 * 基于SIMULINK的系统仿真 串联校正综合法的一般步骤如下： 1)? 绘制原系统的对数幅频特性曲线 ； 2)?按要求的设计指标绘制期望特性曲线 ； 3)?在伯德图上，由 减去 得串联校正环节的对数幅频特性曲线 ； 4) 根据伯德图绘制规则，由 写出相应的传递函数； 5)?确定具体的校正装置及参数。 可以看出期望特性法的关键是绘制期望特性。在工程上，一般要求系统的期望特性符合下列要求： 1)?对数幅频特性的中频段为 ，且有一定的宽度，以保证系统的稳定性； 2)截止频率 应尽可能大一些，以保证系统的快速性； 3)?低频段具有较高的增益，以保证稳态精度； 4)?高频段应衰减快，以保证抗干扰能力。 满足上述要求的模型有很多，通常取一些结构较简单的模型。例如二阶、三阶模型等。 练习： 若已知某串联校正装置的传递函数为 Gc(s)=(s+1)/(10s+1), 则它是一种（ ） A. 反馈校正 B. 相位超前校正 C. 相位滞后—超前校正 D. 相位滞后校正 练习： 在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（ ） A. 减小增益 B. 超前校正 C. 滞后校正 D. 滞后-超前校正 练习： 已知超前校正装置的传函为Gc(s)=(2s+1)/(0.32s+1),其最大超前角所对应的频率为（ ） 本章小结 (1)系统的综合与校正问题 为了使原系统在性能指标上的缺陷得