[工学]第六章 自动控制系统的校正.ppt

第一章 自动控制系统的一般概念 由 得： 解：① ，待校正系统的伯德图如 上图所示。 ② 绘制期望开环对数幅频特性 Ⅰ、过 作斜率为 的中频段； Ⅱ、选取 ，根据期望特性的低、 高频段应与未校正系统特性一致，绘制衔接频段。 ③ 由 减去 得到 的对数幅频特性如上图。它表明 为串联相位滞后 — 超前校正装置。 式中： 未校正系统在 处的增益为： 期望特性在 处的增益为： ④ 校正后系统的开环传函为： ⑤ 相角裕度检验 符合要求！ * 四、串联综合法校正 工程设计法期望特性： 令 得： 即 为 的几何中心 若记 为中频段宽度，则： 根据系统的伯德图可得： 圆心： 半径： 注意到等M 圆 取： 上式说明 ，且往往有 又 中频段宽度 ，谐振峰值 、相角裕度 均是描述系统阻尼程度的指标。 将 及 代入上式得： 将 代入 得： 例6-7：设控制系统的传递函数为 绘制系统期望特性。 要求系统满足性能指标： ① 误差系数 ；② 超调量 ； ③ 调节时间 ；④ 幅值裕度 。 解：① 根据系统的稳态误差要求，确定系统的开环增益 ② 将时域性能转换成频域性能 取 由 得: 由 得： 取 ⑤ 画出图形，确定出其他部分。 ④ 计算期望系统的交接频率 取 ③ 计算中频段宽度 五、反馈校正 1. 反馈校正原理 采用局部反馈包围 系统前向通道中的 一部分环节以实现 校正，其系统框图如上图所示。 在 的频段内： 系统的特性几乎与 无关， 在 频段内： 反馈校正的基本原理是：用反馈校正装置包围待校正系统 中对动态性能改善有重大妨碍作用的某些环节，形成一个 局部反馈回路（内回路，或称副回路），在局部反馈回路 的开环幅值远大于1的条件下，局部反馈回路的特性主要 取决于反馈校正装置，而与被包围部分无关：适当选择反 馈校正装置的形式和参数，可以使已校正系统的性能满足 给定指标的要求。 2. 反馈校正的特点 ① 减少系统的时间常数 A. 比例反馈 惯性环节采用比例反馈后，减少了系统时间常数， 惯性减弱了。 B. 速度反馈 可见速度反馈不改变系统的型别，传递系数及时间 常数下降为原来的 。 ② 降低系统对参数变化的敏感性 在控制系统中，为了减弱参数变化对系统性能的影响， 除可采用鲁棒控制技术外，还可采用反馈校正的方法。以 位置反馈包围惯性环节为例，设无位置反馈时，惯性环节 中的传递系数 变为 ，则其相对增量为 伺服电动机 相对增量可写： 采用位置反馈后，变化前的传递系数： 而变化后增量： 上式表明，反馈校正后传递系数的相对增量比校正前 小 倍。对于反馈校正包围其它比较复杂环节的情况，也有类似效果。 反馈校正的这一特点是十分重要的。一般来说，系统不可变部分的特性，包括被控对象特性在内，其参数稳定性大都与被控制对象自身的因素有关，无法轻易改变；而反馈校正装置的特性则是由设计者确定的，其参数稳定性取决于选用元部件的 质量，若加以精心挑选，可使其特性基本不受工作条件改变的影响，从而降低系统对参数变化的敏感性。 ③ 削弱非线性特性影响 反馈校正有降低被包围环节非线性影响的功能。当 系统由线性工作状态进入非线性工作状态（如饱和与死 区）