自动控制理论基础 教学课件 作者 左为恒 周林 演示文稿19(第6章(1)).ppt

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1、《自动控制理论基础》第十九讲1第六章控制系统的校正6-1引言一、性能指标和设计方法时域指标：主导极点等;频域指标：等.对不同形式的指标,可采用不同的设计方法.指标给定,也应合理,因为存在稳态和瞬态响应之间的矛盾,设计时只能兼顾两者,折中考虑.2二、校正方法和校正装置1、校正方法：a、串联校正特点：简单，但一般需要附加放大器，以增大增益和进行隔离。（其中Gc(s)为校正装置传递函数。）3b、并联校正（反馈校正）特点：校正装置元件数目较串联校正少，一般不用附加放大器，因为反馈点位于高能量处。（其中Gc(s)为校正装置传递函数。）4c、顺馈校正d、复合校正（前馈-反馈校正）5

2、2、校正装置：a、有源校正网络一般采用比例（P）、比例/微分（PD）比例/积分（PI）以及比例/积分/微分（PID）控制器.b、无源校正网络由R、L、C等无源原件构成的各种校正网络.3、校正的目的：6为改善系统性能所增加的环节称为校正装置,根据工程上对系统品质指标的要求,合理地确定校正装置的形式和参数的过程称为系统的校正.6-2串联校正一、超前校正1、超前网络：7(1)、传递函数：其中：由于超前网络使系统开环增益下降倍，因而需附加放大器补偿增益的下降，故8(2)、超前网络的对数频率特性：故对上式求导，可求得最大超前相角和对应的角频率：9即：恰是两个转折频率的几何中心。2

3、、建立在频率响应基础上的超前校正方法(1)、使用原则：使用超前校正的主要作用是,改变系统频率响应曲线的形状,产生足够大的相位超前角,以补偿原系统过大的相位滞后.10另外，给定希望系统满足的品质指标是用：等给定的。(2)、设计步骤：例：单位反馈系统的开环传递函数为要求校正后系统的，，试确定校正装置的传递函数。a、根据要求的误差系数，确定开环增益K：11b、利用巳求出的K值，计算未校正系统的相位裕量：绘制未校正系统的Bode图：转折频率:10；而12故容易计算此时的相位裕量为：显然不能满足要求，需要进行校正。c、确定需要增加的相位裕量：其中：为附加裕量，一般取。13之所以增

4、加附加裕量，是因为校正后，曲线右移，原来的相角裕量将减小。d、令超前校正装置产生最大超前相角按下式计算值：e、确定校正装置的转折频率：为了获取最大的超前相位，应选择为新的增益交界频率，即14校正装置在产生的dB数原开环传递函数在处，产生的dB数两者迭加后，即为新的幅频特性，在此交界频率，应位于零分贝处。对此例，有15故于是，校正后系统的开环传递函数为16可画出校正后的幅频特性曲线如下：f、校验校正后的相角裕量：故满足系统对品质指标的要求，校正正确。17注意：超前校正装置应视为无源RC网络与放大倍数为的放大器相串联；超前校正使，故当系统在区间斜率是-40/dec，且足够大

5、时，才可选择超前校正。如果校正后，系统不能满足要求，则说明前面增加的附加相角裕量太小，则应加大这一角度，从新计算；（一般取。）18采用超前校正可以增大系统的稳定裕量和频带宽度，提高了系统的动态响应的平稳性和快速性。超前校正对提高系统的稳态精度作用不大，并且使系统抗高频干扰的能力有所下降。串联超前校正一般用于稳态性能巳满足要求，但动态性能较差的系统。19小结：206.7习题:2,521再见22