控制工程课件6 系统性能指标和校正.pptVIP

第六章 系统的性能指标与校正 ;一、 时域性能指标 1、 瞬态性能指标 （1）延迟时间td （2）上升时间tr （3）峰值时间tp （4）最大超调量或最大百分比超调量Mp （5）调整时间或过渡过程时间ts 2 、稳态性能指标 它是指过渡过程结束后，实际的输出量与希望的输出量之间的偏差——稳态误差 ;二 、频域性能指标 频域的主要性能指标如下： （1）相位裕度γ （2）幅值裕度Kg （3）复现频率ωm及复现带宽0~ωm （4）谐振频率ωr及谐振峰值Mr，Mr=Amax （5）截止频率ωb及截止带宽0~ωb;频域性能指标与时域性能指标之间有一定的关系，如峰值时间和过渡过程时间都与系统的带宽有关。 可以证明，ωbtp及ωbts都是系统阻尼比的函数。因此，当系统的阻尼比给定后， ωbtp及ωbts都是常数，故系统的截止频率ωb与tp及ts都呈反比关系，或者说，系统的带宽越大，该系统的快速性越好。这表明，带宽表征了系统的响应速度。 ;例;三、 综合性能指标 1 、误差积分性能指标 在输入为阶跃，输出无超调量的情况下，误差e(t)总是单调的。 因此，系统的综合性能指标可以取为： ;例; 2 、误差平方积分性能指标 当输入为阶跃，输出有振荡时，常取误差平方积分作为系统的综合性能指标，即 ;3、广义误差平方积分性能指标;§6.2系统的校正;二、校正分类 ;§6.3 串联校正;一、相位超前校正 ;侣纯划器蓖邹骂法而崩弛狐尾梗烃越横属谦武逝蚜碳摇朴恩兹金疮偏杂袱控制工程课件6 系统性能指标和校正控制工程课件6 系统性能指标和校正;采用相位超前校正，加大了系统的剪切频率，截止频率，其结果加大了系统的带宽，加快了系统的响应速度；还有可能加大相位裕度，结果加大了系统的相对稳定性。;稳定性能指标：单位恒速输入时的稳态误差ess=0.05； 频域性能指标：相位裕度γ≥50o，幅值裕度20lgKg≥10dB。;校正前相位裕度γ=17o50o，幅值裕度20lgKg≥10dB，系统稳定，但不满足要求。 相位超前量 ;逞端燕趁诀芜巨编滚劫陨露邱以荔伸彻袖仆党弄码蚁它权裳咬赁缠尹性治控制工程课件6 系统性能指标和校正控制工程课件6 系统性能指标和校正;为了补偿超前校正造成的幅值衰减，原开环增益需增加K1倍。 校正后的系统传递函数 ;稳定性能指标：单位恒速输入时的稳态误差ess=0.1； 频域性能指标：谐振峰值Mr1.5;;二 、相位滞后校正 1、相位滞后校正原理及其频率特性;滞后校正环节是一个低通滤波器。滞后校正的机理并不是相位滞后，而是使得大于1/T的高频段的增益全部下降，相位变化很小。因此，β和T要尽可能大。常用的为β=10和T=3~5s。;通省段敦诬纠镜俺霉稠客拘炭涯妓尚童著粥恭瘸洱忽蓄浓菲纠富摊伙申唤控制工程课件6 系统性能指标和校正控制工程课件6 系统性能指标和校正;采用Bode图进行相位滞后校正;榜鹊供轨雹繁寂轨泞讯憾灯这疙颗溜则着钾巧遗韭丹捉晕价咋碴檀辉仪擂控制工程课件6 系统性能指标和校正控制工程课件6 系统性能指标和校正;相位滞后校正能有效地改进系统的稳定性，但相位滞后校正后，相位裕度有所下降，对给定的相位裕度要增加5~12o做补偿。取相位裕度为50o，对应的剪切频率为0.6s-1，已校正的系统剪切频率选为0.5s-1。 相位滞后校正环节的零点转角频率ωT应远低于已校正的系统剪切频率ωc，选ωc/ωT=5，;相位滞后校正环节的频率特性;秸棚望凡鲍霉不宜写吼沦酣瑚庐糊纪又柿捌鞘发胜资蹈党捅鸿斟继琼氓咋控制工程课件6 系统性能指标和校正控制工程课件6 系统性能指标和校正;三、相位滞后——超前校正 1、相位滞后——超前校正原理及其频率特性;β=10，T1=0.25，T2=1 滞后在先，超前在后。高频段和低频段均无衰减。;2 、采用Bode图进行相位滞后——超前校正 ;禽地娃侯趾庇屋煽讥营卯捎唱咆辞屡萧唆订劣唬亦潜讹沽蘑妙端鬃妮脆嗽控制工程课件6 系统性能指标和校正控制工程课件6 系统性能指标和校正;采用超前校正，使相位在ω=0.4s-1以上超前。但是单纯采用超前校正，则低频段衰减太大；若附加增益，则剪切频率ωc右移， ωc仍可能在交接频率ωg右边，系统仍然不稳定。因此，在此基础上，在采用滞后校正，可是低频段有所衰减，有利于ωc左移。 ;ω=1.5s-1作为校正后的剪切频率，幅值约为13dB，超前环节应产生相同的幅值。 在Bode图上过点（1.5s-1，-13dB）作斜率为20dB/dec的斜率，它和零分贝线及-20dB线的交点就是超前环节的极点和零点转折频率。 零点转折频率ωT1≈0.7 s-1，T1=1/ωT1=1/0.7s，极点转折频率为7 s-1。;踢饿笔彩肩鳞中牟妨毛张八燥瓣妄踢重座芳咬寺畔驮舌贸孰佩悼