机械工程控制系统的校正.ppt

《机械工程控制系统的校正.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、第六章系统的性能指标与校正6.1系统的性能指标系统性能指标，按其类型可分为：(1)时域性能指标,它包括瞬态性能指标和稳态性能指标。其中,瞬态性能指标一般是在单位阶跃输入下,由输出的过渡过程所给出的,实质上是由瞬态响应所决定的,它主要包括延迟时间、上升时间、峰值时间、最大超调量或最大百分比超调量及调整时间（或过渡过程时间）等；稳态性能指标主要指稳态误差。dtrtptpMst6.1系统的性能指标系统性能指标，按其类型可分为：一.时域性能指标,它包括瞬态性能指标和稳态性能指标。a.瞬态性能指标一般是在单位阶跃输入下,由输出的过渡过程所给出的,实质上是由瞬态响应所决定的,它主要包括

2、;延迟时间td、上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量Mp或最大百分比超调量调整时间ts（或过渡过程时间）等；b.稳态性能指标主要指稳态误差。ess二..频域性能指标主要包括:相位裕度γ、幅值裕度Kg、复现频率ωm、复现带宽0~ωm、截止频率ωb和截止带宽0~ωb等谐振频率ωr,谐振峰值Mr必须注意，系统频域性能指标与时域性能指标间存在一定的关系，如峰值时间和调整时间都与系统的带宽有关：系统的带宽越大，则系统响应的快速性就越好。1开环频域指标——开环剪切频率（rad／s）；γ°——相位裕量；——幅值裕量；2、闭环频域指标：——谐振角频率；——相对谐振峰值，，当A（0）

3、=1时，与在数值上相同；——复现频率，当频率超过，输出就不能“复现”输入，所以，0~表示复现低频正弦输入信号的带宽，称为复现带宽，或称为工作带宽；——闭环截止频率，频率由0~的范围称为系统的闭环带宽。闭环频域指标例.1P189三.综合性能指标（误差准则）1．误差积分性能指标对于一个理想的系统，若给予其阶跃输入，则其输出也应是阶跃函数。实际上，这是不可能的，在输入、输出之间总存在误差，我们只能是使误差e（t）尽可能小。下图（a）所示为系统在单位阶跃输入下无超调的过渡过程，其误差示于下图（b）。在无超调的情况下，误差e（t）总是单调的，因此，系统的综合性能指标可取为式中，误

4、差因所以例设单位反馈的一阶惯性系统，其方框图如下图所示，其中开环增益K是待定参数。试确定能使I值最小的K值。解:当时，误差的拉氏变换为有可见，K越大，I越小。所以从使I减小的角度看，K值选得越大越好。2．误差平方积分性能指标3.广义误差平方积分性能指标为给定的加权系数§6.2系统的校正一、校正的概念所谓的校正（或称补偿），就是指在系统中增加新的环节，以改善系统性能的方法。二、校正的分类一.问题的提出+-R(s)C(s)H(s)图1串联校正系统方框图H(s)R(s)C(s)+-+-图2反馈校正系统方框图3.顺馈校正4.PID调节器的设计(一)、模拟P

5、ID调节器的数学模型:PID表达式：对上式La变换：PID调节器传递函数为：PID调节器的控制作用有以下几点：(1)比例系数Kp，直接决定控制作用的强弱，加大Kp可以减少系统的稳态误差，提高系统的动态响应速度.过大会使动态质量变坏，引起被控制量振荡甚至导致闭环系统不稳定.⑵在比例调节的基础上加上积分控制可以消除系统的稳态误差，因为只要存在偏差，它的积分所产生的控制量总是用来消除稳态误差的，直到积分的值为零，控制作用才停止。但它将使系统的动态过程变慢，而且过强的积分作用会使系统的超调量增大，从而使系统的稳定性变坏；3)微分的控制作用是跟偏差的变化速度有关的。微分控制能够预测偏

6、差．产生超前的校正作用.它有助于减少超调,改善系统的动态性能。§6.3串联校正串联校正环节Gc(s)可分为:1.增益调整2.相位超前校正3.相位滞后校正4.相位滞后校正—超前校正dB20lga01/T1/aT10lga0超前校正参数的确定一.相位超前校正综上所述，超前校正有如下特点：1)超前校正主要针对系统频率特性的中频段进行校正，使校正后对数幅频特性曲线的中频段斜率为20dB/dec，并有足够的相位裕量。2)超前校正会使系统的穿越频率增加，这表明校正后系统的频带变宽，动态响应速度变快，但系统抗高频干扰的能力也变差。3)超前校正很难使原系统的低频特性得到改善，若想用提高增益

7、的办法使低频段上移，则由于整个对数幅频特性曲线的上移，将使系统的平稳性变差，抗高频噪声的能力也将被削弱。4)当原系统的对数相频特性曲线在穿越频率附近急剧下降时，由穿越频率的增加而带来的系统的相位滞后量，将超过由校正装置所能提供的相位超前量。此时，若用单级的超前校正装置来校正，将收效不大。5)超前校正主要用于系统的稳态性能已满足要求，而动态性能有待改善的场合。1101001000520-20dB/dec-40dB/dec-60/dec控制系统开环频率响应Bode图二.滞后校正dB1/βT1/T10lga滞后校正装置的