第6章 控制系统的校正(2).pptVIP

大连民族学院机电信息工程学院 自动控制原理 * 自动控制原理 * 大连民族学院机电信息工程学院 College of Electromechanical ＆ Information Engineering 大连民族学院机电信息工程学院 自动控制原理 第4章 根轨迹法 * 自动控制原理 成功在于勤奋 * 大连民族学院机电信息工程学院 College of Electromechanical ＆ Information Engineering 第六章 控制系统的校正 Chapter 6 Compensation of Control Systems 6.3 反 馈 校 正 改善控制系统的性能。除了采用串联校正方案外，反馈校正也是被广泛采用的校正形式之一。常见的有被控量的速度、加速度反馈；执行机构的输出及其速度的反馈；复杂对象的中间变量反馈等。 控制系统采用反馈校正后，除了能收到与串联校正具有同样的校正效果外，还能消除系统不可变部分中为反馈所包围部分的参数波动对系统控制性能的影响。 基于这个特点，当所设计控制系统随着工作条件的改变，其中一些参数可能变动的幅度较大，而且如果在系统中能够取出适当的反馈信号，从而有条件采用反馈校正时，一般来说，在系统中采用反馈校正是恰当的。从控制的观点来看，反馈校正能等效地改变被包围环节的动态结构和参数，甚至在一定条件下能完全取代被包围环节，从而可以大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响。下面分别加以说明。 6.3.1 利用反馈校正改变局部结构和参数 1. 用比例反馈(proportional feedback)包围积分环节 可见反馈校正的结果是把原来的积分环节变成了惯性环节。这将降低系统的稳态精度(由I型系统变成了0型系统)，但有可能提高系统的稳定性(原纯积分环节为临界稳定，现在变为稳定)。 2. 用比例反馈包围惯性环节 从传递函数可以看出，系统仍为一惯性环节，但时间常数变小了，系统的快速性变好。 3. 用微分反馈(derivative feedback)包围惯性环节 结果也还是惯性环节。但时间常数变大了,反馈系统Kt越大，时间常数越大。 在工程实际中，可以利用上述办法，使原系统中各环节的时间常数拉开，从而改善系统的动态平稳性。 4. 用微分反馈包围二阶振荡环节 结果仍为二阶振荡环节，但阻尼却比未校正前有显著提高，从而有效地减弱了小阻尼环节的不利影响。 微分反馈是将被包围环节输出量经过微分后反馈至输入端。习惯上把输出量看成是位置信号，经过一次微分后，位置信号变成了速度信号，因此微分反馈又称速度反馈。速度反馈在随动系统中使用得极为广泛，加入速度反馈后，可以在具有较高的快速性的同时，保证系统具有良好的平稳性。 实际中理想的微分环节实现起来很困难，往往用其他环节去近似，只要参数取得合适，效果还是比较好的。 6.3.2 利用反馈校正取代局部结构 反馈校正环节之所以能在控制性能上取代被包围的局部环节，其原理是很简单的。设被包围传递函数为 ，反馈校正环节传递函数为 ，其结构如图所示。 6.4 前 置 校 正（略） 例6-2 （略） 6.5 根轨迹法在系统校正中的应用 在前面几种校正中，基本是以频率法(主要是Bode图)作为设计的基本方法。但当系统的性能指标为时域指标时，用根轨迹法设计校正装置比较方便。 应用根轨迹法设计校正装置的基本思路是：认为经校正后的闭环控制系统具有一对主导共轭复数极点，系统的暂态响应主要由这一对主导极点的位置所决定。 因此，通常把对系统性能指标的要求化为决定这一对期望主导极点位置的参数 和 。 当调整未校正系统的增益不能满足性能指标的要求时，可以引入适当的校正装置，利用其零、极点改变原有系统轨迹的形状，使校正后系统的根轨迹通过期望主导极点，或使系统的实际主导极点与期望主导极点接近。 6.5.1 串联超前校正 假设原系统对于所需要的增益值是不稳定的，或虽然稳定，但其暂态响应满足不了要求，则可考虑采用串联超前校正。用根轨迹设计串联超前校正装置的一般步骤分为以下几点。 (1) 根据给定的性能指标求出相应的一对期望闭环主导极点。 (2) 绘制未校正系统的根轨迹图。如根轨迹不通过期望的闭环主导极点，则表明通过调整增益不能满足性能指标的要求，需加校正装置。 (3) 如未校正系统的根轨迹位于期望闭环主导极点的右侧，则可引入串联超前校正，使根轨迹向左移动。加入校正装置后，应使期望闭环主导极点sd位于