自动控制原理第6章-控制系统的校正及综合.ppt

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1、6章控制系统的校正及综合6.控制系统的校正及综合6.1综合与校正的基本概念6.2常用校正装置及其特性6.3串联校正6.4反馈校正6.5前馈校正6.6本章小结6.控制系统的校正及综合6.1综合与校正的基本概念6.2常用校正装置及其特性6.3串联校正6.4反馈校正6.5前馈校正6.6本章小结6.控制系统的校正及综合设计一个自动控制系统一般经过以下三步:根据任务要求，选定控制对象；1根据性能指标的要求，确定系统的控制规律，并设计出满足这个控制规律的控制器，初步选定构成控制器的元器件；2将选定的控制对象和控制器组成控制系统，如果构成的系统不能满足或不能全部满足设计要求的性能

2、指标，还必须增加合适的元件，按一定的方式连接到原系统中，使重新组合起来的系统全面满足设计要求。36.控制系统的校正及综合原系统控制器控制对象校正系统原系统校正装置能使系统的控制性能满足控制要求而有目的地增添的元件称为控制系统的校正元件或称校正装置.图6－1系统综合与校正示意图6.控制系统的校正及综合注意，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

3、指标。在控制工程实践中，综合与校正的方法应根据特定的性能指标来确定。一般情况下，若性能指标以稳态误差、峰值时间、最大超调量、和调整时间等时域性能指标给出时，应用根轨迹法进行综合与校正比较方便;如果性能指标是以相角裕度幅值裕度、相对谐振峰值、谐振频率和系统带宽等频域性能指标给出时,应用频率特性法进行综合与校正更合适。6.控制系统的校正及综合6.控制系统的校正及综合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(

4、元件)的结构、参数和连接方式。系统的综合与校正是系统分析的逆问题。满足系统性能指标的校正装置不是唯一的，需对系统各方面综合考虑，选出最佳方案.校正的实质是改变闭环系统的零极点的分布，从而达到改善系统性能指标的目的。系统分析与校正的差别:6.控制系统的校正及综合1串联校正2前馈校正3反馈校正Gc(s):校正装置传递函数G(s):原系统前向通道的传递函数H(s):原系统反馈通道的传递函数6.控制系统的校正及综合串联校正装置一般接在系统的前向通道中，具体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，对于体积小、重量轻、容量小的校正装置(电器装置居多)

5、，常加在系统信号容量不大、功率小的地方，即较靠近输入信号的前向通道中。对于体积、重量、容量较大的校正装置(如无源网络、液压、气动装置等)，常串接在容量较大的部位，即较靠近输出信号的前向通道中。Gc(s)G(s)H(s)R(s)C(s)-(1)串联校正6.控制系统的校正及综合(1)前馈校正前馈校正是将校正装置前向并接在原系统前向通道的一个或几个环节上。它比串联校正多一个连接点,即需要一个信号取出点和一个信号加入点。R(s)Gc(s)G2(s)H(s)G1(s)C(s)-6.控制系统的校正及综合(3)反馈校正反馈校正是将校正装置反向并接在原系统前向通道的一个或几个环节上

6、，构成局部反馈回路。G1(s)G2(s)Gc(s)H(s)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前向通道中某个环节的输出端，信号功率一般都较大，因此为简化校正装置,在校正装置中不需设置放大电路。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。此外，反馈校正还可以消除参数波动对系统性能的影响。6.控制系统的校正及综合通过结构图的变换，一种连接方式可以等效地转换成另一种连接方式，它们之间的等效性决定了系统的综合与校正的非唯一性。在工程应用中，究竟采用哪一种连接方式,这要视具体情况而定。一般来说，要考虑的因素有：原系统的物理结构，信

7、号是否便于取出和加入，信号的性质，系统中各点功率的大小，可供选用的元件，还有设计者的经验和经济条件等。由于串联校正通常是由低能量向高能量部位传递信号，加上校正装置本身的能量损耗。必须进行能量补偿。因此，串联校正装置通常由有源网络或元件构成，即其中需要有放大元件。三种连接方式的合理变换6.控制系统的校正及综合反馈校正是由高能量向低能量部位传递信号，校正装置本身不需要放大元件，因此需要的元件较少，结构比串联校正装置简单。由于上述原因，串联校正装置通常加在前向通道中能量较低的部位上，而反馈校正则正好相反。从反馈控制的原理出发，反馈校正可以消除校正回路中元件参数的变化对