第七章(校正)2010版.ppt

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1、第七章控制系统的综合与校正§7-1系统校正概述§7-2串联校正§7-3反馈校正基本要求▲了解控制系统校正的基本概念和校正方式：串联校正、反馈校正、干扰补偿校正和前置校正；▲掌握在串联校正中所采用的超前校正环节、滞后校正环节、滞后—超前校正环节、PID校正器的传递函数及其特点和作用；▲了解串联校正和反馈校正的设计方法和步骤。第七章控制系统的综合与校正自动控制系统是由受控对象和控制装置组成的。根据受控对象及其技术要求来设计控制系统时，需要进行大量地分析计算，考虑的问题也是多方面的。既要保证有良好的控制性能，又要兼顾到工艺性、经济性以及

2、使用寿命，体积和重量也是不容忽视的。设计工作既要有理论作为指导，又要重视实践经验，往往还要配合许多局部和整体的模拟实验。本章只从控制性能的观点出发，讨论自控系统的设计问题。§7-1控制系统校正概述一、控制系统的设计与校正问题：1、充分了解受控对象，明确其性能要求；2、确定性能指标；P2173、选择基本的控制元部件；时域指标：4、系统的校正；§7-1控制系统校正概述对于高阶系统对于二阶系统闭环频域指标：开环频域指标：二、控制系统的校正方式：控制器受控对象原系统内部校正校正器控制器受控对象控制器受控对象校正器内部校正串联校正反馈校正外

3、部校正§7-1控制系统校正概述校正器控制器受控对象控制器受控对象校正器前置校正干扰补偿校正外部校正二、控制系统的校正方式：控制器受控对象原系统内部校正外部校正§7-1控制系统校正概述干扰补偿校正前置校正结构不稳定系统！[例]：试求图示各系统中干扰引起的稳态误差ess2？＋＋＋＋串联校正反馈校正控制器受控对象校正前的控制系统:校正器控制器受控对象串联校正后的系统:§7-2串联校正串联校正器:校正器控制器受控对象串联校正后的系统:校正前原来系统的开环对数幅频串联校正后系统的期望开环对数幅频最小相位系统！§7-2串联校正串联校正器:校正

4、器控制器受控对象串联校正后的系统:一、超前校正网络二、滞后校正网络三、滞后—超前校正网络四、P.I.D校正器§7-2串联校正令u1u2R1CR2一、超前校正§7-2串联校正一、超前校正u1u2R1CR2令§7-2串联校正①系统变稳定了；④低频段没变；②中频段变为较宽的[-20]线；③ωC变宽，快速性提高；⑤抗高频干扰能力略有下降。一、超前校正[例]：§7-2串联校正原系统不稳定[例]液位控制系统：§7-2串联校正校正前的闭环特征多项式为：校正后的闭环特征多项式为：不稳定稳定CR2R1u1u2二、滞后校正令§7-2串联校正CR2R1

5、u1u2二、滞后校正令§7-2串联校正§7-2串联校正二、滞后校正CR2R1u1u2①系统的稳定裕度提高；④低频段没变；②中频段变为较宽的[-20]线；③ωC变窄，影响快速性；⑤抗高频干扰能力提高。二、滞后校正[例]：§7-2串联校正低频段被抬高，虽然型别不变，但Kv(即K)增大，系统的稳态精度提高。二、滞后校正[例]：§7-2串联校正系统稳定，提高稳态精度三、滞后-超前校正C2R2R1u1u2C1§7-2串联校正①系统的稳定裕度提高；④低频段抬高；②中频段变为较宽的[-20]线；③ωC不变；⑤抗高频干扰能力略有下降。三、滞后-超

6、前校正[例]：§7-2串联校正四、P.I.D校正在工业自动化设备中，常采用由电动的、气动或液动的控制单元构成组合型校正装置。由比例(P)单元、积分(I)单元以及微分(D)单元，可以组成PD、PI及PID三种校正器。§7-2串联校正四、P.I.D校正1、PD校正器：＋引入一个一阶微分环节，其作用可相当于超前校正。§7-2串联校正[例]液位控制系统：H为了使系统稳定，可选择§7-2串联校正＋可使系统的型别增加，其作用可相当于滞后校正。2、PI校正器：四、P.I.D校正§7-2串联校正＋＋可使系统的型别增加，其作用可相当于滞后-超前校正

7、。3、PID校正器：四、P.I.D校正§7-2串联校正PD校正器PI校正器PID校正器四、P.I.D校正§7-2串联校正作业[1]P274:7-5；P274:7-1较多采用的反馈校正形式有：位置(比例)反馈速度反馈反馈校正的作用：改变被包围部件的特性及参数。控制器受控对象校正前控制器受控对象校正器反馈校正后§7-3反馈校正作用：可改变系统的型别及参数控制器受控对象校正器例1.反馈校正后§7-3反馈校正作用：可改变系统的型别及参数控制器受控对象校正器例2.反馈校正后§7-3反馈校正作用：只是改变了系统的参数!控制器受控对象校正器例3

8、.反馈校正后§7-3反馈校正例4.控制器受控对象校正器反馈校正后改变系统的参数§7-3反馈校正对于单位负反馈系统而言，系统的开环传递函数ess1(t)esst1(t)§7-4改善二阶系统响应特性的两种措施改善二阶系统响应特性的两种措施：+①引入误差