自动控制原理线性系统校正方法.pptVIP

第六章 线性系统的校正方法; 前面几章讨论了控制系统几种基本方法。掌握了这些基本方法，就可以对控制系统进行定性分析和定量计算。 本章讨论另一命题，即如何根据系统预先给定的性能指标，去设计一个能满足性能要求的控制系统。一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大部分组成，当被控对象确定后，对系统的设计实际上归结为对控制器的设计，这项工作称为对控制系统的校正。;控制系统的性能指标;二阶系统频域指标与时域指标的关系;谐振峰值;系统带宽的选择;校正方式;校正装置;复合校正 ;基本控制规律;（3）积分（I）控制规律;（5）比例（PID）控制规律;6.2 常用校正装置及其特性;时间常数;b. 超前网络的零极点分布;c. 频域特性; ; a不能取得太大(为了保证较高的信噪比)，a一般不超过20。这种超前校正网络的最大相位超前角一般不大于 ，如果需要大于 ，则要在两个超前网络相串联来实现，并在所串联的两个网络之间加一隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。 ;2.无源滞后网络;无源滞后网络特性;a. 滞后网络在;在设计中力求避免最大滞后角发生在已校系统开环截止频率 附近。选择滞后网络参数时，通常使网络的交接频率 远小于 一般取 ，此时，滞后网络在 处产生的相角滞后按下式确定：;b与 和20lgb的关系;3.无源滞后-超前网络;无源滞后-超前网络频率特性;求相角为零时的角频率;有源校正网络 实际控制系统中广泛采用无源网络进行串联校正，但在放大器级间接入无源校正网络后，由于负载效应问题，有时难以实现希望的规律。此外，复杂网络的设计和调整也不方便。因此，需要采用有源校正装置。;频率法对系统进行校正的基本思路是：通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形状，即要求校正后系统的开环频率特性具有如下特点： 1. 低频段的增益满足稳态精度的要求； 2. 中频段的幅频特性的斜率为-20dB/dec，并具有较宽的频带，这一要求是为了系统具有满意的动态性能； 3. 高频段要求幅值迅速衰减，以较少噪声的影响。;用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤可归纳为： 1. 根据稳态误差的要求，确定开环增益K, 2. 根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的波特图，并计算未校正系统的相角裕量 , 3. 根据截止频率 的要求，计算超前网络参数a和T。关键是选择最大超前角频率等于要求的系统截止频率，即 以保证系统的响应速度，并充分利用网络的相角超前特性。显然， 成立的条件是： 由上式可求出： 4. 验证已校系统的相角裕度; 是用于补偿因超前校正装置的引入，使系统截止频率增大而增加的相角滞后量，它的值通常是这样估计的：如果未校正系统的开环对数幅频特性在截止频率处的斜率为-40dB/dec，一般取 如果为-60dB/dec则取;7. 画出校正后系统的波特土，并演算相位裕度时候满足要求？如果不满足，则需增大 值，从第3步开始重新进行计算。;例６-1 设一单位反馈系统的开环传递函数为 试设计以超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数 ，相位裕度 ，增益裕量 不小于10dB。;未校正系统伯特图;4. ; ;校正后系统的截止频率;耪聘而趟劳酱局路碴乞翰谰奏蕾绞挽赊略掘蛋敞饯逢陶箕色赐睦斗禾莫贷自动控制原理线性系统校正方法自动控制原理线性系统校正方法; ;基于上述分析，可知串联超前校正有如下特点： 这种校正主要对未校正系统中频段进行校正，使校正后中频段幅值的斜率为-20dB/dec，且有足够大的相位裕量。 超前校正会使系统瞬态响应的速度变快。由例6-1知，校正后系统的截止频率由未校正前的6.3增大到9。这表明校正后，系统的频带变宽，瞬态响应速度变快；但系统抗高频噪声的能力变差。对此，在校正装置设计时必须注意。 超前校正一般虽能较有效地改善动态性能，但未校正系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时，若用单级超前校正网络去校正，收效不大。因为校正后系统的截至频率向高频段移动。在新的截止频率处，由于未校正系统的相角滞后量过大，因而用单级的超前校正网络难于获得较大的相位裕量。;由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而当它与系统的不可变部分串联相连时，会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率减小，从而有可能使系统获得足够大的相位裕度，它不影响频率特性的低频段。 由此可见，滞后校正在一定的