《线性系统的校正》PPT课件

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1、第一节线性系统校正的概念第二节线性系统基本控制规律第三节常用校正装置及特点第四节校正装置设计的方法和依据第五节串联校正的设计第六节反馈校正的设计第七节反馈和前馈复合控制第八节MATLAB在线性系统校正中的应用第六章　自动控制系统的校正第一节线性系统校正的概念控制系统不可变部分执行机构被控对象检测装置可变部分放大器、校正装置迫使系统满足给定的性能(设计系统)一、控制系统的组成根据被控对象及其控制要求，选择适当的控制器及控制规律设计一个满足给定性能指标的控制系统。校正(补偿)：通过改变系统结构，或在系统中增加附加装置

2、或元件对已有的系统（固有部分）进行再设计使之满足性能要求。控制系统的设计本质上是寻找合适的校正装置(校正装置)二、控制系统的设计任务在前面几章中我们详细讨论了分析控制系统的方法，同时也了解了衡量一个系统性能好坏的标准。如果系统是稳定的，那么衡量系统性能的标准有两个方面：稳态性能指标和暂态性能指标。时域　　　　　　　　　　频域稳态　　稳态误差　　　　　开环增益Ｋ，积分环节个数上升时间　　　　　　　相角裕量暂态　　超调量　　　　　　　　增益裕量峰值时间　　　　　　　谐振峰值调节时间　　　　　　　截止频率三、控制系统的

3、性能指标四、校正方式串联校正并联校正（反馈校正）复合（前馈、顺馈）校正校正方式选择需要考虑的因素系统中信号的性质；技术方便程度；可供选择的元件；其它性能要求（抗干扰性、环境适应性等）；经济性…串联校正的特点设计较简单，容易对信号进行各种必要的变换，但需注意负载效应的影响。反馈校正的特点可消除系统原有部分参数对系统性能的影响，元件数也往往较少。同时采用串、并联校正性能指标要求较高的系统。第二节线性系统基本控制规律PID(ProportionalIntegralDerivative)控制：对偏差信号e(t)进行比例、

4、积分和微分运算变换后形成的一种控制规律。比例控制（P）Proportion微分控制（D）积分控制（I）IntegralDerivative线性系统基本控制规律P、PI、PD或PID控制适用于数学模型已知及大多数数学模型难以确定的控制系统或过程。PID控制参数整定方便，结构灵活一、比例控制（P）比例控制器实质是一种增益可调的放大器对系统性能的影响正好相反。Kp>1开环增益加大，稳态误差减小；幅值穿越频率增大，过渡过程时间缩短；系统稳定程度变差。原系统稳定裕量充分大时才采用比例控制。Kp<1微分控制具有预测特性。Td

5、就是微分控制作用超前于比例控制作用效果的时间间隔。！微分控制不可能预测任何不存在的作用。二、比例微分（PD）控制转折频率1=1/Td预先作用抑制阶跃响应的超调缩短调节时间若取=1相位裕量增加，稳定性提高；c增大，快速性提高Kp＝1时，系统的稳态性能没有变化。高频段增益上升，可能导致执行元件输出饱和，并且降低了系统抗干扰的能力；单独的微分控制仅仅在系统的瞬态过程中起作用，一般不单独使用。PD控制通过引入微分作用改善了系统的动态性能三、比例积分（PI）控制调节Ti影响积分控制作用；调节Kp既影响控制作用的比例部

6、分，又影响积分部分。由于存在积分控制，PI控制器具有记忆功能。转折频率1=1/Ti一个积分环节提高系统的稳态精度一个开环零点弥补积分环节对系统稳定性的不利影响若取=1Kp＝1系统型次提高，稳态性能改善。相位裕量减小，稳定程度变差。Kp<1系统型次提高，稳态性能得到改善系统从不稳定变为稳定（稳定性变好）c减小,快速性变差通过引入积分控制作用以改善系统的稳态性能。通过比例控制作用来调节积分作用所导致相角滞后对系统的稳定性所带来的不利影响。由于导致引入PI控制器后，系统的相位滞后增加，因此，若要通过PI控制器改善

7、系统的稳定性，必须有Kp<1，以降低系统的幅值穿越频率。四、PID控制一个纯积分环节提高稳态精度两个负实部零点提高动态性能Kp＝1在低频段，PID控制器通过积分控制作用,改善了系统的稳态性能；在中频段，PID控制器通过微分控制作用,有效地提高了系统的动态性能。近似有：通常PID控制器中i<d（即Ti>Td）第三节常用校正装置及特点校正装置无源校正装置有源校正装置无相移校正装置相位超前校正装置相位滞后校正装置相位滞后—超前校正装置无相移校正装置相位超前校正装置相位滞后校正装置相位滞后—超前校正装置一、无源校正装

8、置与有源校正装置的特点无源校正网络：阻容元件优点：校正元件的特性比较稳定。缺点：由于输出阻抗较高而输入阻抗较低，需要另加放大器并进行隔离;没有放大增益，只有衰减。有源校正网络：阻容电路+线性集成运算放大器优点：带有放大器，增益可调，使用方便灵活。缺点：特性容易漂移。二、无相移校正装置（比例控制）1、传递函数2、实现形式无源网络放大器3、Bode图三、相位超前校正装置（PD