机械控制工程之控制系统的设计与校正.pptVIP

* 二、PD（比例-微分）控制器 PD控制器的输入输出关系为： 相应的传递函数为： * 90o 45o 0o 0 +20dB/dec PD控制器的Bode图 * PD对系统性能的改善 * PD控制的特点（类似于超前校正）： 1、增加系统的频宽，降低调节时间； 2、改善系统的相位裕度，降低系统的超调量； 3、增大系统阻尼，改善系统的稳定性； 4、增加了系统的高频干扰； PD控制的应用：依据性能指标要求和一定的设计原则求解或试凑参数。 * 例：设PD控制系统如图，试分析PD控制器对 系统性能的影响； * 三、PI（比例-积分）控制器 PI控制器的输入输出关系为： 相应的传递函数为： * PI控制器的Bode图 0o -45o -90o 0 -20 * * PI控制的特点（类似于滞后校正） ： 1、提高系统的型别，改善系统的稳态误差； 2、增加了系统的抗高频干扰的能力； 3、增加了相位滞后； 4、降低了系统的频宽，调节时间增大； PI控制的应用：依据性能指标要求和一定的设计原则求解或试凑参数。 * 例：设PI控制系统如图，试分析PI控制器对 系统稳态性能的影响； * 四、PID（比例-积分-微分）控制器 PID控制器的传递函数为： PID控制的应用：依据性能指标要求和一定的设计原则求解 或试凑参数。 PID控制器的输入输出关系为： * * §6.4 复合校正（校正） 1、附加输入前馈校正的复合控制系统 + 若取： 则： * 2、附加干扰校正的复合控制系统 + 若取： 则： n n * 1、利用反馈校正取代局部结构 若在系统工作频段内，满足： 那么： §6.4 反馈校正 一、常见的反馈校正形式 * 2、降低对参数变化的敏感度 3、反馈校正的功能 （1）可以扩展系统的频带宽度，加快响应速度； （2）可以减弱被反馈包围部分环节对控制性能的不利影响； （3）与串联校正，成本较高。 * 课程结束，谢谢！ 祝同学们： 学以致用 天天快乐 * 第七章 控制系统的校正与设计§7-3 反馈和顺馈校正 反馈校正 反馈校正：从系统某一环节的输出中取出信号，经过校正网络加到该环节前面某一环节的输入端，并与那里的输入信号叠加，从而改变信号的变化规律，实现对系统校正的目的 图所示局部负反馈校正网络 优点：有效改变被包围部分环节动态结构参数，甚至能用反馈校正环节完全取代包围环节，从而大大减弱这环节特性参数变化及干扰给系统带来的不利影响。 * 作用： 改变系统的型次 上图中若G(s)=K/s， Gc(s)=KH 即将原积分环节变为惯性环节，稳态精度下降，稳定性提高。 * (2) 改变系统时间常数 例：上图取G(s)=K/(1+Ts)， Gc(s)=KH 仍为一惯性环节，但时间常数由原来T变为 T /(1+KKH) KH?， T /(1+KKH) ?， 系统响应快 * (3) 增大系统的阻尼比 上图：取 仍为振荡环节，但增加了系统阻尼比。可提高系统相对平稳性。 注：还可用反馈环节代替被包围环节，主要用于消除不希望环节，如非线性环节或抑制干扰。 * 顺馈校正 顺馈校正：作用于系统的信号除有误差信号外，还有与输入或扰动有关的校正信号。 特点：减少误差，有利消除干扰的影响。（在引起误差前就进行近似校正） 分类： 按输入校正 按扰动校正 * 按输入校正 相当于在原系统中增加了一个输出C02(s)， 闭环传递函数： 讨论：当Gc(s)G2(s)=1时， C(s)/R(s)=1 ，即 E(s) = 0，此时称为全校正的顺馈校正。（大多数情况下，勿需实现全校正） 特点：不影响原系统稳定性。 * (2) 按扰动校正 如图所示 输出： * 讨论：若能使Gc(s)=-GN(s)/G(s)，则上式第二项为0，即系统扰动作用可以消除。 注：完全消除扰动是有困难的，一般只能说达到近似校正。 特点：不改变闭环系统性能特性，可减轻反馈控制抑制扰动作用的负担。 说明：顺馈控制是一种开环控制方式，为得到比较好的控制效果，应选择高质量的器件。 例：用顺馈校正提高液压仿形车架的车削精度 * * 当频率值?1/(αT)时，滞后校正装置的幅值Lc(?)和相位?c(?)可近似表达为： 此时可将校正装置给系统本身带来的影响近似取为引入－(5?~ 12?)的滞后角，并使增益降低了20lgα (dB) -20dB/dec * 以牺牲快速性(带宽减小)来换取稳定性；允许适当提高开环增益，以改善稳态精度。 校正前 校正后 * 3、串联滞后校正 用频率法对系统进行串联滞