ch7控制系统的综合与校正

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1、§7-3串联校正-相位超前与相位滞后§7-4反馈校正§7-5频率法校正§7-7典型系统校正举例§7-7确定PID参数方法§7-1系统的性能指标§7-2控制系统校正的概念第七章控制系统校正§7-1系统的性能指标分类1．时域性能指标：瞬态、稳态。2．频率性能指标：闭环、开环。3．综合性能指标（误差准则）：保证获得某一最优标准时系统的参数选择。分析指标的方法1．系统和参数确定后。计算或分析性能指标的大小。2．初选系统的结构参数。核算是否满足要求，如果不满足，则修改结构参数3．给定综合性能指标（目标函数、性能函数）：设计满足指标的系统时域性能指标1．瞬态：时域响

2、应时已讲过，包括调整时间ts、峰值时间tp、超调量Mp、上升时间tr、振荡次数N等。2．稳态：用稳态误差ess表示，期望输出与实际输出之差。其它如静态位置无偏系数Kp；静态速度无偏系数Kv；静态加速度无偏系数Ka频域的性能指标1．开环频域性能指标相位裕度r、幅值裕度Kg、闭截止频率ωc。其它如静态位置无偏系数Kp；静态速度无偏系数Kv；静态加速度无偏系数Ka2．闭环频域性能指标复现频率ωm及复现带宽0～ωm、谐振频率ωｒ和谐振峰值Ｍｒ、截止频率ωｂ及截止带宽０～ωｂ。综合性能指标（误差准则）1、误差积分性能指标适用条件：系统在阶跃输入下，过渡过程无超调。

3、调节系统参数，使I值最小，则系统性能好。2、误差平方积分性能指标适用条件：系统在阶跃输入下，过渡过程有超调（振荡）。特点：公式中含有e2(t)项,误差e(t)的正负不会抵消,这样大误差更明显(放大)，小误差忽略。调节系统参数，使I值最小，则大的误差迅速减少，但系统容易振荡。分析：已知系统模型参数←分析法或实验法求取。求系统性能指标。设计：已知系统所要完成的任务、被控量、性能指标以及可靠性、经济性、体积、重量、等等。求系统部件、结构参数控制理论的任务：系统分析、系统设计系统设计过程：提出设计要求：设计固有系统加校正装置（并校验结果）得希望系统§7-2控制系

4、统校正的概念为使系统有较好的性能，一般均采用反馈控制初步搭成系统，只K可调，其余基本不再改变。如果不能满足要求，三大指标必须进行校正----加校正装置校正：已知固有系统结构、参数、性能指标求校正装置的形式校正装置的参数●校正分类：1、按结构形式分串、并、串并、顺馈、反馈等。①串联校正：G(s)=Gc(s)*G0(s)Bode图：L()=Lc()+L0()改变bode图的形状：增益、相角。增加开环零、极点Pc、Zc校正装置的形式有多种：可按结构、按作用等来分类相位超前、相位滞后、相位滞后－超前②局部反馈校正:用局部反馈的场合比较多，用于改善固有系统中

5、某些部件的性能。④复合校正:③前馈（顺馈）:2、按装置作用：3、含源与否有源无源4、按响应特性校正：按期望特性校正前馈+反馈：工程设计法：二阶最佳、三阶最佳反馈前馈§7－3相位超前与相位滞后校正装置及其特性问题1：相位超前（滞后）校正网络数学模型？问题2：相位超前（滞后）校正网络的特性是什麽？问题3：我们是怎样利用相位超前（滞后）校正网络的特性来改善系统性能的？问题4：怎样改变相位超前（滞后）校正网络的参数才能符合要求？问题5：如何用BODE图说明校正装置的作用？问题7：有源校正网络数学模型？§7－3相位超前与相位滞后校正一、相位超前校正网络无源阻容网络

6、组成的装置增加a补偿该网络的衰减作用T=R1CBode图校正装置能产生的最大相角由a决定a越大,即两个转折频率距离越远，所产生的相角就越大，它们的关系不是正比例关系，当大于20后，a再大就没有太大意义了，不仅相角增加不多，还因它的中、高频增益太大，将导致剪切频率提高太大，反而影响校正效果。如何确定串联超前校正装置参数使系统满足要求？K大对稳态误差有好处，但是会增加校正的难度。通常是满足最低要求。串联超前校正举例一个积分环节一个惯性环节：转折频率w=1，画出Bode图如下::低频段是一条过点A的斜率为-20dB/dec的直线=1开始斜率增加-20dB/d

7、ec:=1处的幅值，设为A点=17.1°计算方法一：计算方法二：怎样加？使wc0=wm,即，最大的超前角加在穿越频率处？要使校正装置产生最大的效果，应使最大的超前角加在校正后的穿越频率处。wc0=wm,fm+g=40°,但是，串联校正装置后，穿越频率不再是wc0，变大了。fm没有充分利用。wm应该大于wc0。wcwmg03、和希望的相角裕度还差因此，要使校正装置产生最大的效果，应使最大的超前角加在校正后的穿越频率处也就是说，校正后穿越频率改变了（变大），不再是c0，因而，不仅没有用上最大超前相角，而且，原系统的相角又滞后了一些由此，产生两个

8、问题：校正后穿越频率应该在哪里？穿越频率变大后，增加fm不够，应再加多少？校正后