自动控制 第6-1章.ppt

《自动控制 第6-1章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1第6章控制系统的校正及综合定性分析和定量计算设计一个能满足性能要求的控制系统6.1控制系统校正的一般概念2所谓校正，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。6.1.1校正的一般过程36.1.2基本校正方法工程实践中常用的校正方法：串联校正、反馈校正和前馈校正。一、串联校正的特点1、简单，常用。2、对参数变化敏感。校正装置4二、反馈校正的特点可以抑制参数波动和非线性因素对系统的影响。设计复杂。校正装置5三、前馈校正的特点(a)前馈校正（对给定值处理）6(b)前馈校正（对扰动的补偿）7取自闭环外，不

2、影响特征方程。提高系统的精度，不单独使用。与其他方法构成复合控制。三、前馈校正的特点86.1.3用频率法校正的特点1、采用Bode图来校正系统。2、频域指标来描述。误差也是一个设计指标，通常以相角裕量和速度误差系数作为指标。9二阶系统频域指标与时域指标的关系谐振频率带宽频率穿越频率相位裕度谐振峰值超调量调节时间123456710谐振峰值超调量调节时间高阶系统频域指标与时域指标(经验公式)12311既能以所需精度跟踪输入信号，又能抑制噪声扰动信号。在控制系统实际运行中，输入信号一般是低频信号，而噪声信号是高频信号。系统带宽的选择如果输入信号的带宽为则选择要求12系统带

3、宽的选择噪声输入信号13（1）系统稳定，暂态响应满意，稳态误差大；改善低频段增益，减少稳态误差（2）系统稳定，稳态误差满意，暂态差；改善中频和高频，改穿越频率或相位裕量（3）系统稳态和暂态都不满意，或不稳定。146.2串联校正6.3.1串联超前校正（基于频率响应法）中频段的幅频特性的斜率为-20dB/dec,并具有较宽的频带，这一要求是为了系统具有满意的动态性能；高频段要求幅值迅速衰减，以减小噪声的影响。低频段的增益满足稳态精度的要求；15用频率法对系统进行超前校正的基本原理，是利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的目点。

4、为此，要求校正网络最大的相位超前角出现在系统的穿越频率处。16假设该网络信号源的阻抗很小，可以忽略不计，而输出负载的阻抗为无穷大，则其传递函数为无源超前网络时间常数分度系数(a)(b)17clearrd1=2;rd2=4;rd3=10;T=1;k1=1/rd1;k2=1/rd2;k3=1/rd3;p1=-(rd1)/T;p2=-(rd2/T);p3=-(rd3/T);z=-1/T;sys1=zpk(z,p1,k1);sys2=zpk(z,p2,k2);sys3=zpk(z,p3,k3);bode(sys1,'r',sys2,'b',sys3,'g')gridcomp

5、ensator_d.m1819求导几何中心20串联超前校正的设计步骤1）根据稳态误差的要求确定开环增益，绘制Bode图，求相位裕量和增益裕量。2）根据给定的相位裕量估计需要附加的相角位移。3）计算d4)在原来系统开环频率特性曲线上找到幅值为-10lgd的点，作为超前校正的m,也就是校正后系统的穿越频率。5）校验计算，看是否满足要求，不满足重新计算。21引入超前校正,要求速度误差系数大于100，相位裕量大于50度，Mp小于1.2，确定校正环节。例题22串联超前校正特点：这种校正主要对未校正系统中频段进行校正，使校正后中频段幅值的斜率为-20dB/dec，且有足

6、够大的相位裕量。超前校正会使系统瞬态响应的速度变快,这表明校正后，系统的频带变宽，瞬态响应速度变快；但系统抗高频噪声的能力变差。对此，在校正装置设计时必须注意。236.3.2串联滞后校正如果信号源的内部阻抗为零，负载阻抗为无穷大，则滞后网络的传递函数为时间常数分度系数无源滞后网络24clearri1=2;ri2=4;ri3=10;T=1;num=[T1];den1=[ri1*T1];den2=[ri2*T1];den3=[ri3*T1];sys1=tf(num,den1);sys2=tf(num,den2);sys3=tf(num,den3);bode(sys1,

7、'r',sys2,'b',sys3,'g')gridcompensator_I.m2526求导几何中心27串联滞后校正的设计步骤1）根据稳态误差的要求确定开环增益，绘制Bode图，求相位裕量和增益裕量。2）根据给定的相位裕量,找到Bode图上符合的频率,适当增加5-15度补偿,确定校正后的穿越频率c’.3）计算在c’处的衰减量20lgI,从而确定I.4)预选择2=1/T小于c’的1到10倍,1=1/(IT)。5）重新计算，看是否满足要求，不满足重新计算。28引入滞后校正,要求速度误差系数Kv=10，相位裕量大于30度，确定校正环节。例题29比例积