系统的性能指标与校正

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1、6系统的性能指标与校正6.1系统性能指标6.2系统的校正6.3串联校正6.4PID校正6.5反馈校正6.6顺馈校正6.1控制系统的性能指标时域性能指标a.瞬态性能指标延迟时间td上升时间tr峰值时间tp最大超调量Mp调整时间ts瞬态性能指标是在单位阶跃输入下，系统动态响应的一些特征参数，它包括五个指标:b.稳态性能指标准确性是对系统的三个基本要求中的一个，它是指过渡过程结束后，希望的输出量与实际的输出量之间的差值——稳态误差，这是对稳态性能的测度，详见第三章。稳态误差与系统型次、信号类型有关，下图为同一系统的阶跃和斜坡响应。指令信号系统输出频域性能指标衡量的是系统的频率响应质量,即系统在谐波

2、输入信号作用下,其输出的幅值和相位与输入信号频率的关系特性.频域性能指标开环幅值穿越频率c相位裕度幅值裕度Kga.开环频域指标系统开环穿越频率c可近似为系统的闭环频宽,是系统响应快速性的指标;而、Kg则是系统响应平稳性的指标.b.闭环频域指标说明:以上指标中,有的只是用于控制器的设计,如、Kg;有的则是系统的指标出现在产品的说明书中,如r、b等.频域指标常用于工作在振动工况的系统.谐振峰值Mr是系统响应平稳性的量度;而r、b则是响应快速性的指标.谐振频率r及谐振峰值Mr截止频率b及带宽0b综合性能指标通常是以误差的积分或求和的形式给出，是系统性能的综合测度（如动、静

3、态误差）。通过使系统性能指标最小，可获得在一定条件下的最优控制系统。在无超调的情况下，误差e(t)=xor(t)-xo(t)是单调的，系统综合指标可取为其目的是使过渡过程时间尽可能短。综合性能指标a.误差积分性能指标b.误差平方积分性能指标说明:允许系统有超调(不会出现误差的正负抵消).重视大的误差.能迅速减小误差,但易产生振荡.便于用实验方法计算:可通过对I求某个参数的导数,取得该参数的最优值.c.广义误差平方积分性能指标说明:式中a为给定的加权系数,反映了对误差变化速率的重视程度;该指标使误差e(t)及其变化率都较小,使过渡过程快速、平稳结束;可通过对I求某个参数的导数,并令,解该方程

4、即可取得该参数的最优值.6.2系统校正一、校正的概念校正（或称补偿）：在系统中增加新的环节，以改善系统性能的方法。校正方案：确定所采用的校正环节及其在系统中的位置线性定常系统的常用校正方案有：串联校正：增益调整、相位超前校正、相位滞后校正、相位超前-滞后校正、PID调节并联校正：反馈校正、顺馈校正改变系统性能最简单的方法是调整增益。但在大多数情况下，只调整增益不能使系统的性能得到充分的改变，以满足给定的性能指标.L()()00180º1=0G(s)G(s)/Kc1c降低增益相角裕量增加稳态误差增加减小增益原系统校正后的系统校正(补偿)：通过改变系统结构,或在系统中增加附加

5、装置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。要使系统性能得到全面改善,应当对系统进行校正.二、校正的主要类型顺馈校正串联校正校正装置串联在控制系统的前向通道上,是系统的主要校正方式.串联校正设计较简单，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。反馈校正校正装置串联在控制系统的反馈通道上。多用于局部闭环，以改善零、部件的性能，也称为并联校正。这种校正装置的元件数也往往较少。用于补偿系统的已知干扰.串联校正并联校正(反馈校正)并联校正(复合、前馈、顺馈)校正二、校正的主要类型1.增益调整位置随动系统的开环传递函数为问增益K为何值时,系统具有的相位裕度控制系统的设计任

6、务：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)校正方式取决于系统中信号的性质；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…7.1系统设计概述1闭环系统的组成执行元件：受被控对象的功率要求和所需能源形式、工作条件限制，如伺服电动机、液压/气动伺服马达等。测量元件：依赖于被控制量的形式，如电位器、热电偶、测速发电机以及各类传感器等。给定元件及比较元件：取

7、决于输入信号和反馈信号的形式，如电位计、旋转变压器、机械式差动装置等等。放大元件：由所要求的控制精度和驱动执行元件的要求进行配置，有些情形下甚至需要几个放大器，如电压放大器（或电流放大器）、功率放大器等等，放大元件的增益通常要求可调。控制系统不可变部分执行机构功率放大器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)控制系统也可划分为不可变部分与可变部分，通过调整可变部分，可改善系统的性能。