6第六章 控制系统的综合校正.pptVIP

串联滞后校正对系统性能的影响： 1. 不改变系统的开环增益，即不影响系统的稳态性能。 3. 增大了相角稳定裕量，提高了系统的稳定性。 2. 降低了幅值穿越频率，使系统频带变窄，降低了系统的快速性。 对比 4. 高频段向下平移，提高了系统的抗干扰性能。 三、串联滞后—超前校正 1.根据稳态精度的要求，确定系统的开环增益，画出未校正系统的Bode图。 设计步骤： 设计步骤： 四、按期望频率特性进行设计 （1）绘制固有部分的开环伯德图 （2）绘制期望开环频率特性 （3）比较求出校正装置的伯德图 （4）求出校正装置的传递函数 （5）确定校正装置的结构和参数 6-6 反馈校正的设计 加入校正装置前 加入校正装置后 消除不希望的 G2(s)的特性!! 串联校正比反馈校正简单，但串联校正对系统元件特性的稳定性有较高的要求。 反馈校正对系统元件特性的稳定性要求较低，因为其减弱了元件特性变化对整个系统特性的影响。 反馈校正常需由一些昂贵而庞大的部件所构成，对某些系统可能难以应用。 反馈校正与串联校正的比较 ！反馈校正可以起到与串联校正同样的作用， 且具有较好的抗噪能力。 实际设计时，也可先采用串联校正方法得到满意的已校开环传递函数，然后用等效的局部反馈校正来实现。 （分析法）预先选择参数待定的反馈校正装置，根据性能要求通过分析法确定参数。 基于误差控制的缺点 只有当系统产生误差或干扰产生影响时，系统才被控 制以消除误差的影响。 若系统包含有很大时间常数的环节，或者系统响应速度要求很高，调整速度就不能及时跟随输入信号或干扰信号的变化。从而当输入或干扰变化较快时，会使系统经常处于具有较大误差的状态。 6-7 反馈和前馈复合控制 为了减小或消除系统在特定输入作用下的稳态误差，可 提高系统开环增益或型次。 这两种方法均会影响系统的稳定性。 通过适当选择系统带宽可以抑制高频扰动 但对低频扰动无能为力。特别是存在低频强扰动时，一般的反馈控制校正方法很难满足系统高性能的要求。 解决办法： 引入误差补偿通路，与原来的反馈控制一起进行复合控制。 复合控制： 通过在系统中引入输入或扰动作用的开环误差补偿通路（顺馈或前馈通路），与原来的反馈控制回路一起实现系统的高精度控制。 顺馈或前馈控制在控制系统中可同时采用。 从抑制扰动，减小误差的角度看，复合控制可以减轻反馈控制的负担。 ?引入复合控制的系统，反馈回路的增益可以取得小一些，从而有利于系统稳定。 顺馈或前馈是开环控制方式。 ?元器件应具有较高的参数稳定性。否则将削弱补偿效果，并给系统输出造成新的误差。 按输入(顺馈)补偿的复合校正 系统的偏差传递函数为： 若选择： 即误差完全通过顺馈通路得到补偿，系统既没有动态误差也没有稳态误差，在任何时刻都可以实现输出立即复现输入(不变性原理)，系统具有理想的时间响应特性。 无顺馈补偿时 顺馈补偿后： 顺馈补偿不改变系统的闭环特征多项式，即顺馈补偿不改变系统的稳定性 顺馈补偿采用了开环控制方式补偿输入作用下的输出误差 ！！解决了一般反馈控制系统在提高控制精度与保证系统稳定性之间存在的矛盾。 按扰动(前馈)补偿的复合校正 若扰动信号可量测，则可采用前馈补偿。 扰动作用下的闭环传递函数为 扰动作用下的误差为 扰动前馈也不改变系统闭环特征方程，即对系统稳定性无影响。 主要扰动引起的误差，由前馈通道进行全部或部分补偿。 次要扰动引起的误差由反馈控制予以抑制。 无源滞后校正网络： R1 C R2 _ + R2 C R1 有源滞后校正网络： 四、滞后—超前校正装置 传递函数： 相角先滞后再超前 -20 相角过零时的频率为 其中 且 滞后—超前校正装置相当于一个滞后校正装置与一个超前校正装置串联。 当 时，校正装置具有滞后的相角特性，当 时，校正装置具有超前的相角特性。 +20 无源滞后-超前校正网络： 有源滞后-超前校正网络： 一、设计方法 控制系统设计的内涵：根据系统性能指标要求确定控制器的结构形式和参数，并实现之。 1、根轨迹设计方法 系统性能指标 闭环主导极点位置 系统参数根轨迹 加入校正装置 主要问题： 1、设计何种控制规律 2、过程复杂 6-4 校正装置设计的方法和依据 2、频率特性设计方法 系统性能指标 期望的频率特性 系统固有部分频率特性 加入校正装置 系统固有部分传递函数 优点： 1、开环频率特性图容易绘制?简便 2、系统结构参数与系统性能关系清晰?直观 二、设计依据和一般步骤 （1）绘制固有部分的开环伯德图 （2）列出控制系统需要满足的性能指标 （3）校正后的开环伯德图（期望开环频率特性） （4）求出校正装置的伯德图 （5）求出校正装置的传递函数