第六章 自动控制系统的的设计 控制论 .pptVIP

第六章 自动控制系统的设计 ;第六章 自动控制系统的设计 ; 系统大致分为：被控对象，控制器，反馈环节三大部分。 ; 2、? 系统设计的基本思想： ;串联反馈校正 ; 传递函数Gc（s）为超前校正；反之， R1C1＜R2C2该校正装置为滞后校正装置。 ; 有源校正装置因为有运放隔离，通常负载效应不明显。 ;幅值：;最大超前角对应的频率ωm由 求出： ;(一)基于根轨迹法的串联校正设计 ; 当希望的闭环主导极点位于校正前系统 根轨迹的左方时，宜用超前校正，即用超前 校正网络产生的相位超前角，使校正前系统 的根轨迹向左倾斜，并通过希望的闭环主导 极点。 ;3.确定超前校正装置参数的几种方法： ;①连接原点O和Sd，且以Sd为顶点，线段OSd为边， 向左作角γ，角γ的另一边与负实轴的交点;得 ;6）校验;解：1）未校正系统的闭环传递函数 ;i.未校正系统的G0 (s) 在Sd处的相角 ;传递函数： ;解得Kc=4.68, ∴K=4Kc=18.7 ;极点Pc=－2－3.4=－5.4;3）画未校正系统根轨迹，知：Sd在未校正根轨迹左侧 ;开环传递函数 ;2）中频段对数幅频特性的斜率为－20dB/dec，具有较宽的 频带，以满足系统动态需要。; ε值和未校正系统开环对数幅频特性在剪切频率处的斜率有关： ;则该频率ωm就是校正后系统的开环剪切频率ωc,即ωc=ωm ;解：1）确定系统开环增益K ;由幅频特性图知： ;值 ;放大倍数补偿： ;2.滞后校正装置的频率特性及零极点分布 ;图形为半圆，圆心坐标（1/2（1＋1/β），j0）， 半径为（1/2（－1/β＋1））;（二）基于频率响应法的滞后校正;2．用频率法对系统进行滞后校正的步骤： ;为系统要求的相位裕量 ; ;2）增益调整后系统的开环频率特性:;方程两边取正切，有; ，且考虑到串联滞后校正会引入滞后相 位，必须在指定相位中增加 。;解得;滞后校正网络的传递函数;交界特性由－20dB －40dB变化。相位裕量变小，稳态性能变差。可见仅改变K，不行！; 串入滞后校正装置;结论：1)串滞后校正装置，可实现静态增益增加（改善静态性能） 而不影响瞬态响应（主导极点 未变）。;作图法：1）连接0和 ，并以 为顶点，0 为边,作角 ; ;3）根据根轨迹的幅值条件，确定未校正系统 处的增益; 要求校正后系统 ，又;＝－0.1, ;，则 不在校正后的根轨迹 ;第三节????????????? 滞后－超前校正;2）无源传递函数： ;且αβ=1，T2T1;式中： ; 设计滞后－超前校正装置Gc(s)时, 通常有两种做法：;乃氏图：0ωω1有滞后作用 ω1ω∞有超前作用;二．基于根轨迹法的滞后－超前校正： ;角 使根轨迹向左倾斜并通过希望的闭环极点 。;处的静态误差系数，调整β，直到满足要求。;2)超前部分 在 处应提供的超前角; 极点由作图法确定：连接 和－1点，且以－1 直线为边， 以 为顶点作角 ，该角的另一边与负实轴 ; 需增加增益倍数为： ;7)画校正后系统根轨迹，并校验静态速度误差系数;例1 设一单位反馈控制系统的开环传递函数;画出相应的Bode图。;由所作校正系统的相频曲线知，对应 的频率;即，若滞后－超前装置能够产生－13dB的幅值，则 新的增益交界频率一定在 处。;结论：因为αβ=1 所以单级滞后超前网络不 能独立的选择α和β的值。; 例2.单位反馈系统 使系统具有K＝12， ; 4.串联超前校正：;9.校正装置应增加放大倍数为 倍 ;例3：设系统开环传递函数：