最简本c1-直流拖动控制系统剖析.pptVIP

反馈校正 能达到串联校正同样的效果，主要作用是消除的参数变化对系统的影响。但是，被反馈校正装置包围的那部分环节最多不超过2个。 197 * 串联校正方法（具体方法） 无源网络校正——RC网络； 有源网络校正——PID调节器。 对于带电力电子变换器的直流闭环调速系统，由于其传递函数的阶次较低，一般采用PID调节器的串联校正方案就能完成动态校正的任务。 197 * PID调节器的类型 比例微分（PD） 比例积分（PI） 比例积分微分（PID） 197 * * P、I、D 的作用 比例（P）： 减小系统偏差，加快系统动态响应速度，但不能消除系统偏差；但是比例（P）过大易使系统发生振荡。 积分（I）： 积累历史偏差，从而消除偏差，但使系统动态响应速度变慢，具有滞后校正作用。 微分（D）： 预测偏差的变化，使系统动态响应速度加快，具有超前校正作用，但微分过大易使系统发生振荡。 197 * ? PID调节器的功能 由PD调节器构成的超前校正，可提高系统的稳定裕度，并获得足够的快速性，但稳态精度可能受到影响。 由PI调节器构成的滞后校正，可以保证稳态精度，却是以对快速性的限制来换取系统稳定的。 用PID调节器实现的滞后—超前校正则兼有二者的优点，可以全面提高系统的控制性能，但具体实现与调试要复杂一些。 一般的调速系统要求以动态稳定和稳态精度为主，对快速性的要求可以差一些，所以主要采用PI调节器； 在随动系统中，快速性是主要要求，须用 PD 或PID 调节器。 197 * 在设计校正装置时，主要的研究工具是伯德图（Bode Diagram），即开环对数频率特性的渐近线。 在定性地分析闭环系统性能时，通常将伯德图分成低、中、高三个频段，频段的分割界限是大致的，不同文献上的分割方法也不尽相同，这并不影响对系统性能的定性分析。下图绘出了自动控制系统的典型伯德图。 3. 系统设计工具 第 3 讲，第 2 节 197 * 典型伯德图 从图中三个频段的特征可以判断系统的性能，这些特征包括以下四个方面： O L/dB ?c ?/s-1 -20dB/dec 低频段 中频段 高频段 图1-37 自动控制系统的典型伯德图 197 * 伯德图与系统性能的关系 中频段以-20dB/dec的斜率穿越0dB，而且这一斜率覆盖足够的频带宽度，则系统的稳定性好。 截止频率（或称剪切频率）越高，则系统的快速性越好。 低频段的斜率陡、增益高，说明系统的稳态精度高。 高频段衰减越快，即高频特性负分贝值越低，说明系统抗高频噪声干扰的能力越强。 197 * 以上四个方面常常是互相矛盾的： 对稳态精度要求很高时，常需要放大系数大，却可能使系统不稳定； 加上校正装置后，系统稳定了，又可能牺牲快速性； 提高截止频率可以加快系统的响应，又容易引入高频干扰；如此等等。 设计时往往须在稳、准、快和抗干扰这四个矛盾的方面之间取得折中，才能获得比较满意的结果。 197 * 4. 系统设计要求 在实际系统中，动态稳定性不仅必须保证，而且还要有一定的裕度，以防参数变化和一些未计入因素的影响。在伯德图上，用来衡量最小相位系统稳定裕度的指标是：相角裕度? 和以分贝表示的增益裕度 GM。一般要求： 相角裕度：? = 30°～ 60° 增益（幅值）裕度： GM 6dB 保留适当的稳定裕度，是考虑到实际系统中各环节参数发生变化时不致使系统失去稳定。 在一般情况下，稳定裕度也能间接反映系统动态过程的平稳性，稳定裕度大，意味着动态过程振荡弱、超调小。 197 * 5. 设计步骤 系统建模——首先应进行总体设计，选择基本部件，按稳态性能指标计算参数，形成基本的闭环控制系统，或称原始系统。 系统分析——建立原始系统的动态数学模型，画出其伯德图，检查它的稳定性和其他动态性能。 系统设计——如果原始系统不稳定，或动态性能不好，就必须配置合适的动态校正装置，使校正后的系统全面满足性能要求。 197 * 6. 设计方法 凑试法——设计时往往须用多种手段，反复试凑。 工程设计法——详见第2章。 197 * 1.5.4 系统设计举例与参数计算（一） 稳态参数计算是自动控制系统设计的第一步，它决定了控制系统的基本构成环节，有了基本环节组成系统之后，再通过动态参数设计，就可使系统臻于完善。近代自动控制系统的控制器主要是模拟电子控制和数字电子控制，由于数字控制的明显优点，在实际应用中数字控制系统已占主要地位，但从物理概念和设计方法上看，模拟控制仍是基础。 第 3 讲，第 2 节 197 * 单闭环直流调速系统框图 197 * 系