ch06线性系统的校正方法

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1、衡阳师范学院物理与电子信息科学系温故知新相角裕度：截止频率如何求取？相角裕度表达式？幅值裕度：穿越频率如何求取？幅值裕度表达式？如何用稳定裕度表征闭环系统是否稳定？第六章线性系统的校正方法本章主要内容:6.I系统的设计与校正问题6.2常用校正装置及其特性6.3串联校正6.4反馈校正6.5复合校正第一讲本讲要点介绍作业和练习1、了解系统的性能指标2、掌握系统校正的几种方式和基本控制规律复习课堂内容Part6.0引言设控制系统如右图：问：系统是否满足在r(t)=t作用下的ess≤0.01，相角裕度γ≥30o，若不满足应该如何解决。分析：1）稳态误差：2）相

2、角裕度：如何解决：在原系统中加入一些机构或装置如：加入如下校正装置（超前校正）分析是否满足稳态误差和相角裕度的要求：1）稳态误差：2）相角裕度：校正前后：有哪些不同？概念：控制系统的校正或综合：在已选定系统不可变部分的基础上，加入一些装置（校正装置），使系统整个特性发生变化，从而满足要求的各项性能指标。问题：1）校正装置加入的位置（即：连接方式）？2）与系统性能指标是否有关？3）有哪些基本控制规律？Part6.1系统的设计与校正问题Part6.1.1常见校正方式1、串联校正：一般接在系统误差测量点之后和放大器前，串接于系统前向通道之中。特点：无法减弱系

3、统固有部分参数变化对系统性能的不良影响，同时应考虑负载效应。2、反馈校正：一般接在局部反馈通路中，加入速度或加速度反馈特点：改善性能外，还能消弱系统非线性特性的影响，减弱或消除固有部分参数变化对系统性能的影响，抑制噪声的干扰；注意对稳定性的影响。3、前馈校正：又叫顺馈校正，可以单独作用于开环控制系统；也可作为反馈控制系统的附加校正组成复合控制系统。①前馈校正（对给定整形或滤波）②前馈校正（对扰动补偿）要求扰动能测量4、复合校正：在反馈回路中加入前馈校正通路，组成有机整体。①复合控制（按输入补偿）②复合控制（按扰动补偿）在控制系统的校正中，采用的校正方法

4、常依据性能指标的形式而定，1）根轨迹法校正：2）频率法校正：Part6.1.2性能指标性能指标通常是由使用单位或被控对象的设计单位提出，不同的控制系统对性能指标的要求有不同的侧重，如：调速系统对平稳性和稳态精度要求较高；而随动系统则侧重于快速性的要求。※二阶系统频域指标与时域指标的关系：P208谐振峰值谐振频率带宽频率截止频率相角裕度超调量调节时间※高阶系统频域指标与时域指标的关系P208谐振峰值超调量调节时间三个频段的概念：1）低频段：表征闭环系统的稳态性能，增益充分大，以保证稳态误差的要求；2）中频段：表征闭环系统的动态性能，一般斜率为-20dB/

5、dec，并占据充分宽的频带，以保证适当的相角裕度；3）高频段：表征闭环系统的复杂程度和抑制噪声的能力，增益尽快减小以削弱噪声的影响，若原有系统的高频段已满足要求，则校正时可保持原高频段的形状不变。Part6.1.3系统带宽的选择一般要求系统的相角裕度在45o左右中频区的斜率为-20dB/dec，同时占有一定的频率范围。若输入信号的带宽：0~ωM噪声信号主要集中在：ω1~ωn则：控制系统的带宽频率取值：ωb=(5~10)ωM且：使噪声处于(0~ωb)以外，即：如图所示：Part6.1.4基本控制规律包括校正装置在内的控制器常采用的基本控制规律有：比例、积

6、分、比例积分、比例微分、比例积分微分等。分别简写为：P、I、PI、PD、PID确定校正装置具体形式时，应先了解需要校正装置提供的控制规律，以便选择相应的元件。问题：引入控制规律后对系统性能有何影响？1、比例（P）控制1）传递函数：2）特点：仅含1个比例系数Kp3）影响：增大Kp可提高系统开环增益K，减小系统稳态误差，加快响应速度，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成高阶系统闭环不稳定。校正中一般不单独使用。比例控制作用下的单位阶跃响应：2、积分（I）控制1）传递函数：3）影响：如原系统为0型系统，加入积分后变为Ⅰ型系统，则从有静差系统变为无静差系统。

7、但是加了一个位于原点的开环极点，可能会使高阶系统不稳定，或者响应变慢。校正中很少单独使用。2）特点：输入信号变为0时，控制作用仍可以不为0积分控制作用下的单位阶跃响应：3、比例-积分（PI）控制1）传递函数：2）影响：PI控制增加一个位于原点的开环极点，提高型别，减小稳态误差，于稳定性不利；增加一个位于s左半平面的开环零点，减小系统的阻尼程度，缓和PI极点对系统稳定性产生的不利影响，PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。练习：引入PI、I控制器后，系统的单位斜坡响应曲线，分别是哪条？简要说明理由？单位斜坡原始曲线PI控制I控制PI：I：使1型系统在

8、斜坡作用下无误差，改善稳态性能。使系统不稳定4、比例-微分（PD）控制1）传递函数：2）影响：