自动控制理论第六章 线性系统的校正.ppt

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1、第六章线性系统的校正第六章线性系统的校正6.1系统的设计及校正问题6.2基本控制规律6.3常用校正装置及其特性6.4频率法串联校正设计6.5根轨迹法串联校正设计6.6局部反馈校正6.7复合控制校正绪言前面几章讨论了控制系统几种基本分析方法。掌握了这些基本方法，就可以对控制系统进行定性分析和定量计算。本章讨论另一命题，即如何根据系统预先给定的性能指标，去设计一个能满足性能要求的控制系统。由于一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大部分组成，当被控对象确定后，对系统的设计实际上归结为对控制器的设计，这项工作称为对控制系统的

2、校正。6.1系统的设计与校正问题系统设计与校正的一些基本概念系统分析是对现有控制系统的控制器和被控对象作定量的了解和分析，得出现有系统的稳定性、稳态特性和暂态性能指标。控制系统的设计是根据工艺上对被控对象的参数及控制系统的任务和要求，确定控制系统的设计方案和结构，合理选择执行机构、功率放大器、检测元件等组成控制系统。经过安装调试和运行，结果有两种情况：（2）不满足某些性能指标的要求。例如不稳定或不满足稳态、暂态响应指标。必须通过调整系统的参数或增加新的环节使性能得到改善。仅靠调整参数使系统满足工程上的要求是困难的。在系

3、统原有结构上增加新的环节是改善系统性能的主要手段。（1）全面满足所提出的性能指标；系统设计的主要内容是校正装置Gc(s)的数学模型的理论计算和选择。系统设计步骤：1.调查研究，确定性能指标。控制对象的特点(特性)、生产指标(化为系统指标),切忌把指标提的过高(一般符合生产要求即可)。注意经济效益，并明确能源、元器件、空间及经济限制；2.技术方案确定。通过方案比较、方案论证，选择或设计控制器的基本组成部分。(技术指标要求如何,经济效益如何)；3.技术设计与计算。材料、指标、尺寸等技术参数；4.校正。此时控制对象、反馈环节

4、、控制器的已定部分已基本确定，根据劳斯判据或乃氏判据或根轨迹法判断系统是否稳定。如果此时系统能全面满足提出的性能指标要求，则系统的技术设计工作已基本完成。然而这种情况并不多。如果不稳定就加校正装置，来校正系统的暂态和稳态性能，使其全面满足性能指标要求；5.安装调试。按计算要求安装后，输入与实际输入相近的输入信号，看输出波形与要求是否相符，如果不符就要找出原因。必须指出，并非所有经过设计的系统都要经过综合与校正这一步骤，对于控制精度和稳定性能都要求较高的系统，往往需要引入校正装置才能使原系统的性能得到充分的改善和补偿。反

5、之，若原系统本身结构就简单而且控制规律与性能指标要求又不高，通过调整其控制器的放大系数就能使系统满足实际要求的性能指标系统分析与校正的差别:系统分析的任务是根据已知的系统，求出系统的性能指标和分析这些性能指标与系统参数之间的关系，分析的结果具有唯一性。系统的综合与校正的任务是根据控制系统应具备的性能指标以及原系统在性能指标上的缺陷来确定校正装置(元件)的结构、参数和连接方式。从逻辑上讲，系统的综合与校正是系统分析的逆问题。同时，满足系统性能指标的校正装置的结构、参数和连接方式不是唯一的，需对系统各方面性能、成本、体积、

6、重量以及可行性综合考虑，选出最佳方案.校正的实质是在原有系统中增加合适的校正装置，引进新的零点、极点以改变原系统的根轨迹和系统Bode图的形状，使其满足系统性能指标要求。Gc(s)G0(s)H(s)R(s)C(s)-常用的校正方法有根轨迹法和频率特性法。1、按结构形式分:串、反馈、顺馈等。①串联校正：串联校正—校正装置Gc(s)和系统不可变部分G0(s)相串联．G(s)=Gc(s)*Go(s)校正装置的形式有多种：可按结构、作用等来分类串联校正的接入位置应视校正装置本身的物理特性和原系统的结构而定。一般情况下，对于体积

7、小、重量轻、容量小的校正装置(电器装置居多)，常加在系统信号容量不大的地方，即比较靠近输入信号的前向通道中。相反，对于体积、重量、容量较大的校正装置(如无源网络、机械、液压、气动装置等)，常串接在容量较大的部位，即比较靠近输出信号的前向通道中。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．②反馈校正:用局部反馈的场合比较多，用于改善固有系统中某些部件的性能。反馈校正是将校正装置Gc(s)反向并接在原系统前向通道的一个或几个环节上，构成局部反馈回路。G1(s)G2(s)Gc(s)H(s)

8、R(s)C(s)由于反馈校正装置的输入端信号取自于原系统的输出端或原系统前向通道中某个环节的输出端，信号功率一般都比较大，因此,在校正装置中不需要设置放大电路，有利于校正装置的简化。但由于输入信号功率比较大，校正装置的容量和体积相应要大一些。三种连接方式的合理变换通过结构图的变换，一种连接方式可以等效地转换成另一种连接方式，它们之