自动控制理论 06第六章 线性系统的校正方法1.ppt

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1、11维纳给出的负反馈闭环控制结构图执行环节到哪里去了（控制器、控制对象）22从信息与物质、能量的角度来看基本的负反馈闭环控制结构3第六章线性系统的校正分析:设计:控制系统结构和参数控制系统性能指标时域分析法根轨迹法频域分析法选择校正装置计算装置参数控制系统性能指标控制系统结构和参数46.1校正的概念如果预先规定了控制系统的性能指标，然后设计一个系统，选择合适的校正装置和参数使系统满足性能要求，这个过程称为控制系统的校正（又称设计、综合和补偿）。1.性能指标51、系统的性能指标位置误差系数速度误差系数加速度误差系数（1）稳态误差指

2、标：（2）时域指标：（3）频域指标：闭环频域指标：开环频域指标：扰动稳态误差6（1）二阶系统频域指标与时域指标谐振峰值谐振频率带宽频率截止频率相角裕度7经验值：%=5%~30%=300~600Kg>6dBMr=1.1~1.4（2）高阶系统频域指标与时域指标的关系谐振峰值超调量调节时间8（3）系统带宽的确定闭环幅频特性上，对应幅值等于0.707M(0)的频率称为系统的带宽频率。为系统带宽按规定的允许误差给定值，在频率范围内有为按给定精度复现输入信号的频宽。为低频段9（4）控制系统期望对数幅频特性图102.校正方式（串联、反馈和

3、复合）校正装置：就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。Êä³öÁ¿´®Áª²¹¼þ´ó±»¿Ø²¹²âÁ¿Ôª¼þ¾Ö²¿·´À¡Îª¸ÄÉÆϵͳÐÔÄÜ测量元件被控对象局部反馈串联校正主反馈输入量输出量反馈校正干扰量放大元件´ó执行元件设计目的：是将构成控制器的各元件（装置）与被控对象组合起来，使之满足给定的各项性能指标要求，不满足要求，需要增加校正装置11(1)按输入进行前馈校正（顺馈校正）Êä³öÁ¿´®Áª²¹¼þ·Å´ó±»¿Ø²¹²âÔª¼þ

4、¾Ö²¿·´À¡Îª¸ÄÉÆϵͳÐÔÄÜ测量元件被控对象前馈校正输入量输出量控制器干扰量带输入前馈校正的复合控制系统12(2)按扰动进行前馈校正（补偿）Êä³öÁ¿´®Áª²¹¼þ·Å´ó±»¿Ø²¹²â¼þ¾Ö²¿·´À¡Îª¸ÄÉÆϵͳÐÔ测量元件被控对象前馈校正输入量输出量控制器干扰量带扰动前馈补偿的复合控制系统136-2串联校正系统的固有特性串联校正装置分析和经验验证性能指标选择参数1.无源超前网络2.无源滞后网络3.无源滞后—超前网络无源校正网络（装置，R和C构成）14RC超前校正网络假设该网络输入信号源的内阻

5、为零，输出端的负载阻抗为无穷大，则超前校正网络的其传递函数为：分度系数时间常数1.无源超前网络15时间常数：分度系数：说明：（1）采用无源超前网络进行串联校正时，整个系统的开环增益要下降倍。因此需要提高放大器增益加以校正。带有隔离放大器的无源超前校正网络此时的传递函数：16（3）的幅频和相频特性画出对数频率特性如图6.13所示。显然，超前网络对频率在输出信号相角比输入信号相角超前，超前网络名称由此而得。之间的输入信号有明显的微分作用，在该频率范围内171820dB/dec19(6.2.4)在最大超前角频率处具有最大超前角正好处于

6、频率与的几何中心的几何中心为即几何中心为最大超前角频率：求导并令其为零20但不能取得太大(为了保证较高的信噪比),一般不超过20这种超前校正网络的最大相角超前角一般不大于如果需要大于串联来实现，并在所串联的两个网络之间加一隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。的相角超前角，则要在两个超前网络相21Lc()0dB0o1/T1/T超前校正网络Gc(s)=1+Ts1+Ts﹥1低频段：1(0dB)转角频率：1T1T斜率：[+20][-20]=0=∞0o+90o0o-90o0o0odc()d=0令m=1T1T得m2

7、0lgLc(m)=10lg>0dB10lgm=arcsin-1+1关键思路：让m=Cm微分惯性22确定开环增益K后，画出未校正系统的伯德图，计算未校正系统的相位裕度由给定的相位裕量值计算超前校正装置提供的相角超前量是用于校正因超前校正装置的引入，使系统截止频率增大而引起的相角滞后量。值通常是这样估计的：如果未校正系统的开环对数幅频特性在截止频率处的斜率为-40dB/dec，一般取如果为-60dB/dec则取用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤可归纳为：根据稳态误差的要求，确定开环增益K。2.串联超前

8、校正未校正给定补偿=_+23计算校正装置在处的幅值10lg由未校正系统的对数幅频特性曲线，求得其幅值为-10lg处的频率，该频率就是校正后系统的开环截止频率。即确定校正网络的转折频率画出校正后系统的伯德图，并计算相角裕度是否满足要求？如果不满足，则需