自动控制系统的校正.ppt

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1、第六章　自动控制系统的校正第一节　基本概念第二节　超前校正第三节　迟后校正第四节　校正方法小结校正的概念当系统的性能指标不符合要求时，需要校正。首先是调节参数，如仍不能达到要求，则需引入校正环节。第一节线性系统校正的基本概念在前面几章中我们详细讨论了分析控制系统的方法，同时也了解了衡量一个系统性能好坏的标准。如果系统是稳定的，那么衡量系统性能的标准有两个方面：稳态性能指标和暂态性能指标．时域　　　　　　　　　　频域稳态　　稳态误差　　　　　开环增益Ｋ，积分环节个数上升时间　　　　　　　　相角裕量暂态　　超调量　　　　　　　　　增益裕量调节时间　　　　

2、　　　　谐振峰值截止频率§６－１　基本概念对于一个控制系统总有一个要求，希望它达到一定的性能指标。提出的性能指标可以是频域的，也可以是时域的。但是要合理，因为提出过高的要求，就意味着成本的增大和系统的复杂化．如果系统达不到要求的性能指标，就需要对系统进行校正，所谓控制系统的校正，就是在控制系统的结构和参数尚未全部确定的情况下，按照给定的性能指标来最终地确定系统应有的结构形式及其响应的参数值．控制系统可以分为控制对象与控制器两大部分。控制对象是系统的不可变部分，它的传递函数是确定的。在许多情况下，仅仅靠调整系统不可变部分的增益，不能同时满足给定的各项性

3、能指标。这些为校正系统性能而有目的地引入的装置，称为校正装置或补偿装置。就是上面称之为控制器部分．§６－１　基本概念根据校正装置在系统中的位置，校正方式可分为串联校正和反馈校正．串联校正—校正装置　　和系统不可变部分　　相串联．反馈校正—校正装置接在系统的局部反馈通路中．一般来说，串联校正比较简单．在要求较高的系统中，往往同时采用串联校正和反馈校正．P215信号应方便处理，通常于信号弱的地方加入控制信号；从输出取得反馈信号。校正环节的引入模拟校正和数字校正模拟校正：模拟电路实现数字校正：采用数字计算机实现§６－１　基本概念举一个例子说明校正的作用。上

4、一章的例５－７：系统的开环传递函数为首先分析一下，未校正系统的性能稳态误差：有一个积分环节，是I型系统．开环增益　　　　，稳态速度误差系数而§６－１　基本概念稳定裕量：作伯德图转折频率　５弧度／秒，　　　　弧度／秒横轴的起点坐标选1，取2个十倍频程。作对数幅频特性渐近线．可确定　　　　　　作相频特性．§６－１　基本概念二个转折频率５和５0相距十倍频程，　　　时，转折频率为５的惯性环节相角已达－９０°，而　　时，转折频率为５０的惯性环节相角几乎为０，所以有这几点确定后可作相频特性曲线，相频曲线和－１８０°线相交处的频率可从图上确定为（如果验证一下，可得

5、　　　　　　　　）§６－１　基本概念从伯德图可确定系统的稳定裕量希望系统的相角裕量　　　　，但保持开环增益Ｋ＝１０不变．在这种情况下，通过调整系统的增益，可以使　　　　，将对数幅频特性下向平移，使其在相角　　　　　处与　轴相交．这样做虽然相角裕量达到了要求，但稳态性能指标不能满足要求，开环增益Ｋ下降了．所以必须采用校正装置，对系统进行校正．§６－１　基本概念我们采用串联校正方式，对于这个系统，目的是使其开环增益保持不变，而相角裕量增大。如果采用一个校正装置，其对数幅频特性和相频特性如图虚线所示．将其串联进去，幅频特性和相频特性在　附近发生改变。利用其

6、相角超前的特点，使系统的相角裕量增大，达到校正系统，满足给定性能指标的目的．第二节线性系统的基本控制规律PID调节器的概念1比例控制：只需调解放大倍数即可，不必改变结构。P217,结构图由根轨迹图说明调节原理；调节内容：极点位置改变导致动态响应改变，稳态误差改变。二、比例微分控制（PD）结构图：P218，图6-2-3开环传函：P218，式6-2-6闭环传函：P218，式6-2-7稳定条件由参数根轨迹分析微分参数KD的作用微分作用讨论：加大阻尼三、比例积分控制（PI）结构图：P220，图6-2-6开环传函：P220，式6-2-13闭环传函；特征方程；稳

7、定条件由参数根轨迹分析微分参数KI的作用：由6-2-16绘制KI参数根轨迹由6-2-17绘制KP参数根轨迹积分作用讨论：减小阻尼，提高积分阶次减小稳态误差。四、比例积分微分控制（PID）1.设计方法：先设计微分抑制超调，后设计积分减小稳态误差;反复整定PID参数2.用运放电路实现的模拟PID调节器可以采用P231的电路，但参数调整较困难；宜采用各独立电路然后求和。3.用计算机实现的数字PID调节器离散化方法系统构成：A/D,D/A,计算机，采样间隔的选择改进的PID调节器：增加死区和饱和限制；PID参数分段取值；模糊PID调节器；参数自动整定PID五

8、、并联支路的反馈控制结构图：P223，图6-2-10闭环传函，特征方程：P223，式6-2-19；由参数根轨