迟后超前校正 - 四川大学课程中心

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1、自动控制原理2AutomaticControlPrinciples2四川大学电气信息学院自动化系赵曜1课程内容频率响应综合法（第6章）状态空间方法基础部分（涉及第2、3、7章）综合与设计（第8章）离散控制系统（第9章）非线性控制系统（第10章）学时安排：总64，讲授58，实验6实验:系统校正，4学时；非线性系统，2学时2第六章频率响应综合法3什么是“系统综合”?控制系统设计与实现：确定性能指标选择控制方案原理性设计工程实现系统综合：主要指“原理性设计”，根据系统已知部分的特性，确定控制方式、控制装置的结构及参数，使系统

2、的整体特性符合要求。4线性定常系统综合的基本方法1.基于传递函数的复、频域法根轨迹法、频域响应法2.基于状态空间模型的时域法状态空间综合法5频域综合的基本思路引入校正装置来调整开环频率特性转折频率的分布和幅值的大小，从而改变开环频率特性曲线的形状，使校正后的系统具有满意的性能。综合的核心：设计校正装置6本章主要内容系统的希望开环频率特性与回路整形串联校正的综合根据希望开环频率特性的校正，超前校正，迟后校正，迟后-超前校正工程设计法与PID控制器参数的工程整定方法（自学）反馈校正的综合（自学）复合校正的综合（自学）76.1校

3、正的方式串联校正系统已确定部分反馈校正-RE-NY串联校正、反馈校正8复合校正前馈校正控制对象控制器-NYRE前馈校正控制对象控制器-YRE前馈校正、复合校正96.2系统的希望开环对数幅频特性1.由稳态指标确定幅频曲线低频段低频段决定稳态性能低频段斜率决定积分环节数，幅值决定开环放大系数K（ω=1处的幅值为20lgK）,从而确定Kp、Kv、KaL(ω)-40dB/dec-40dB/dec-20dB/decω2ω3ωch-20dB/dec102.由暂态指标确定幅频曲线中频段（保证稳定裕量和恰当的截止频率）中频段中频宽针对最小相

4、位系统L(ω)-40dB/dec-40dB/dec-20dB/decω2ω3ωch-20dB/dec113.由抑制高频噪声的要求确定幅频曲线高频段高频段高频段衰减越快，抑噪能力越强；但会影响暂态性能，平稳性会下降。例L(ω)-40dB/dec-40dB/dec-20dB/decω2ω3ωch-20dB/dec12例：高频段不同幅频特性抑制高频噪声的效果13Gk幅频特性的近似曲线-60dB/dec-40dB/decωL(ω)10-20dB/dec50014Gk的Bode图15仿真结果程序：ac6no116回路整形（loopsh

5、aping）：通过调整控制结构和参数来改变开环幅频特性的形状，使其低频段幅值大且斜率恰当、中频段有合适的幅穿频率并保证系统具有一定的稳定裕量、高频段幅值小且衰减快。注：“回路整形”的概念出自现代频域控制理论，还包含了鲁棒控制的内容，即如何保证鲁棒稳定性和鲁棒性能。176.3串联校正的综合要求的性能指标希望的开环频率特性希望的开环传递函数校正装置的传递函数-R(s)Y(s)按希望开环频率特性进行综合的步骤：18例:已知系统结构图如下,试应用希望开环频率特性法对该系统进行综合,使其满足下列指标:R(s)Y(s)-19校正前

6、系统阶跃响应性能的仿真程序：ac6no2可调参数:K020K0≥500时已发散即使减小K0也无法满足暂态指标21低频段中频段根据时域指标与频域指标的近似关系，有图1.根据给定的指标要求确定希望开环频率特性闭环幅频特性谐振峰值22原系统小时间常数环节（T4=0.007，ω4=142.9）对ωc和相角裕量有影响，为了补偿，将ω3适当增大近似补偿图23衔接段斜率取-40dB/dec图低中频段的衔接24高频段因没有指标要求,维持原系统高频段形状图25希望开环频率特性的确定20406080-20-20dB/dec0.45-40dB/d

7、ec-40-60142.9-20dB/dec7.530h83.3126希望的开环传递函数及校正装置希望的开环传递函数为校正环节的传递函数为20406080-20-20-40-20dB/dec-600.457.530-40dB/dech142.983.32720406080-20-40-20-40-20dB/dec-40-60-601.110.457.5原系统GG、Gc、Gd的幅频特性20-2028校正后系统响应性能的仿真（阶跃输入）程序：ac6no329思考：若要将超调量减少到10%，应如何修改设计？1.05ts30希望开环

8、频率特性法小结根据给定的指标要求确定希望开环频率特性；将希望开环传递函数与校正前的开环传递函数进行比较，确定校正装置的传递函数；校验校正后的系统的特性是否满足性能指标要求。优点：物理意义清楚，适用范围较广缺点：求出的校正装置可能较复杂，实现困难或无法实现。31习题B6.2,B6.432