控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件.ppt

系统正常工作条件：;系统的性能指标;1.时域性能指标;1. 瞬态性能指标 ;2.频域性能指标;频域与时域性能指标间的关系;证明：;其它关系：;例1：;3.综合性能指标(误差准则); 1)．误差积分性能指标;例2; 2）．误差平方积分性能指标;3).广义误差平方积分指标;6.2系统的校正 ;在这种情况下，究竟需要满足哪个性能指标呢？ 解决办法： 主要是考虑哪个性能要求是主要的，那么就要加以满足。 采用折中的方案，通过增加系统环节加以校正，使两方面的性能指标都能得到适当满足。;一、校正的概念;下图中，系统①稳定，但相位裕度较小。减小K值无作用，加入新环节，增大相位裕度，如系统②。;二、校正的分类 ;6.3串联校正 ;如果，使剪切频率 附近及以后频率范围内的相位提前(负得更少)，;无源校正-相位超前校正;忍卞牲缚抠肝夜尺锋晴怪弓棠队战倘吓涯盖村侣兹热邻愿夸嘎芝个昂朽廓控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件;1.相位超前校正环节思路;1.相位超前校正环节及其频率特性;频率特性：;1) 最大相位超前角 ;最大相位频率 ωm在2个转角频率的中点上;当a=0.1,T=T1,T2,T3(T1T2T3)时，超前环节的Bode图如左图所示。;;注意： 1.校正后新的ωc比旧的ωc偏大 2.在新ωc点，在Bode图上校正环节的幅值〉0，原来系统的幅值0，叠加后=0;2. 相位超前校正示例;5.校正环节的Bode图;误夹雹界冠诸嘿爸汾界昆悦信会素腑芋酞呻句臼滩整社堵寨巡夸柱溯梯曹控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件;砚旭捻禾洽绞介殉警滦韶芳请磅醉脉风撰郴障丘孩式量雏匙青撤囊恒新面控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件;经验值;5．由校正前系统的幅值求;7．求新增比例环节的;采用相位超前校正后：;相位超前校正环节 1.改变中频斜率（有+20db/dec存在），减小了中频段斜率，使 加大，加大了带宽 2.由于增加了正的相位，增加了 附近的相角，因此增大了相位裕度 因此： 提高了系统相对稳定性，加快了系统的响应速度。 但系统的增益和型次均没有改变，所以对系统的稳态精度提高较少。;相位超前校正的适用范围;如果系统在截止频率附近，相角迅速衰减，此时也不适宜用相位超前校正 随着频率超过截止频率，系统相角迅速减少，使需要调整的相位裕度改善不大，很难得到足够的相位超调量 ;二、相位滞后校正; 2.相位滞后角;若1/T远小于ωc，则加入相位滞后环节不影响相位裕度，响应速度也不发生变化。;步骤： 1.求系统开环增益K 根据稳态性能指标，对于Ⅰ型系统有;2．求出待校正系统的相位裕度和增益裕度；;待校正系统的增益裕度为－4.43dB .相位裕度为－22。;若将高频段增益下降，则幅值剪切频率降低；如果又保持其相位穿越频率不变的话，就可满足相位裕度和增益裕度的要求。这正是加入滞后校正环节的全部目的。 ;3. 选择校正后系统的幅值穿越频率;4．确定T;要让原系统此频率点成为校正后系统的剪切频率，则需要让校正环节将此时的20dB幅值下降到0，即：校正环节此频率点幅值为-20dB。; 6.最后得;7.验证;再提醒一点：;三、相位滞后－超前校正;物理环节构成 ;相位滞后校正;2.频率特性;=;作出 ;3.设计滞后环节-超前环节;下降增益：;说明;契雌奎作盒愈帘燃翱劈崭水赐儿磋圭蔗多友扁泌巳刃寝俯迂称慕耕击夕蚁控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件;画扮谤啃火每坪刨友獭臆室恶馒宫由筒滴蔑苫四挤猿往玲被今绍孪钱绿话控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件;相位超前校正;滞后超前校正;6.4 PID校正 ;其组成：;一．PID控制规律;PID调节规律的实质是相位滞后--超前;未校正前稳定裕度小，采用PD控制后， 1)相位裕度增加，稳定性增强。 2)剪切频率增加，系统的快速性提高。;2．PI校正环节;PI调节器控制作用示意图;3．PID校正环节;饿褐耸广玖伊阉语铣释己烤皆反蝎钎腔凋熙奉仁享颗箭插起啮拄您腐海怨控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件;PID调节器控制作用：;二．PID校正环节;2．PI校正环节;注意时间常数？？？;3．PID校正环节;三．PID调节器的设计;沟夷宜颇壬兄赘狗昌熊榔沽闻郝艾砸头詹粘形胶某梗恕烃禄比丘仔认烦疚控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件控制工程基础 第六章系统性能指标与校正课件;2．高阶系统最优模型;例题分析;第三步：校正;PD校正