《系统校正》PPT课件

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1、一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大部分组成，当被控对象确定后，对系统的设计实际上归结为对控制器的设计。前面几章讨论了控制系统分析的几种基本方法。掌握了这些基本方法，就可以对控制系统进行定性分析和定量计算。本章讨论另一命题，即如何根据系统预先给定的性能指标，去设计一个能满足性能要求的控制系统。第六章系统的性能与校正一、系统的性能指标时域性能指标综合性能指标(系统性能的综合测度)频域性能指标瞬态性能指标稳态性能指标（稳态误差）延迟时间td；上升时间tr；峰值时间tP；最大超调量MP；调整时间tS(或过渡过程时间)相位裕度；增益(或幅值)裕度Kg；复现频率m及复现带宽0～m；谐振

2、频率r及谐振峰值Mr；截止频率b及截止带宽(简称带宽)0～b。误差积分性能指标误差平方积分性能指标广义误差平方积分性能指标校正的概念二、系统的校正放大执行被控对象测量K（可调）惟有增益K可调K↑，稳态误差↓，响应加快，但稳定性下降；仅靠增益调整一般难以同时满足所有的性能指标校正的概念二、系统的校正①原系统（P=0）————不稳定②减小K———稳定，但对稳态性能不利③加入新环节（改变系统的频率特性曲线）————稳定，但不改变稳态性能校正的概念二、系统的校正①原系统（P=0）————稳定，但相位裕度小，调整时间长减小K，不改变相位裕度②加入新环节————产生正的相移，提高相位裕度校正

3、的概念二、系统的校正校正（补偿）：在系统中增加新的环节，以改善系统的性能在提高某些性能指标的同时，能保证其它性能指标满足要求；校正的分类二、系统的校正串联校正：增益调整；相位超前；相位滞后；相位超前—滞后校正装置校正装置反馈校正顺馈校正复合控制相位超前校正——使某频段的相位增加三、串联校正dBω－90°－180°dBω－90°－180°－270°不稳定稳定，相位裕度不够相位超前校正传递函数：频率特性：∠Gc(j)=(j)=arctgT-arctgT＞0相位超前校正Bode图：由：最大相移处的频率显然（位于两个转折频率的对数中点，即Bode图上的几何中点）最大相移：用频率法对

4、系统进行串联超前校正的一般步骤：根据稳态误差的要求，确定开环增益K。确定开环增益K后，画出未校正系统的波德图，计算未校正系统的相角裕度。由给定的相位裕量值计算超前校正装置提供的相位超前量是用于补偿因超前校正装置的引入，使系统截止频率增大而增加的相角滞后量。算出a的值。按根据所确定的最大相位超前角计算校正后系统的开环截止频率由未校正系统的对数幅频特性曲线，求得其幅值为-10lg1/a处的频率，该频率就是校正后系统的开环截止频率,即而确定校正网络的转折频率验算相位裕度是否满足要求？如果不满足，则需增大值，从第步开始重新进行计算。画出校正后系统的波德图并验算确定开环增益K稳态

5、误差的要求画出未校正系统的波德图,并求求未校正系统幅值为-10lg1/a处的频率满足要求？结束YN相位超前校正设计举例稳态性能指标：单位恒速输入时的稳态误差ess＝0.05；频域性能指标：相位裕度≥50°，增益裕度20lgKg≥10dB。性能要求：要求的开环增益：未加校正时的频率特性：系统稳定，且增益裕度≥10dB，但相位裕度＜50°，不满足性能要求。相位超前校正设计举例需增加的相位超前量：m＝50°－17°＋5°＝38°由：得到对应的α值约为0.24以校正环节在m点作为校正后的幅值穿越频率:加入校正环节后，新的剪切频率应为c＝9s-1故有：T=0.23s；αT＝0.055s

6、相位超前校正设计举例校正环节的频率特性：原开环增益应调整为：校正后系统的开环传递函数：增大相位裕度，增大带宽，加快响应速度基于上述分析，可知串联超前校正有如下特点：这种校正主要对未校正系统中频段进行校正，使校正后中频段幅值的斜率为-20dB/dec，且有足够大的相位裕量。超前校正会使系统瞬态响应的速度变快。由例6-1知，校正后系统的截止频率由未校正前的6.3增大到9。这表明校正后，系统的频带变宽，瞬态响应速度变快；但系统抗高频噪声的能力变差。对此，在校正装置设计时必须注意。超前校正一般虽能较有效地改善动态性能，但未校正系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时，若用单级超前校正网络去

7、校正，收效不大。无源滞后网络10-1100101102-20-15-10-5010-1100101102-60-50-40-30-20-100-20dB/dec相位滞后校正——使某频段的相位滞后串联滞后校正(基于频率响应法)滞后校正是利用它的负斜率段使被校正系统高频段的幅值衰减，剪切频率左移，从而获得充分的相位裕度。相位滞后校正用于系统响应速度要求不高而抗噪声性能要求较高的情况。如果未校正系统具有满意的动态性能，而其稳态性能指标不能满足要求时，