自动控制原理简明教程6-最新课件.ppt

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1、第六章线性系统的校正方法§6.1系统的设计与校正问题§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复合校正自动控制原理课程的任务与体系结构校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的辅助机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标，这里所用的辅助机构或装置又称为校正装置。§6.1系统的设计与校正问题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；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；将选定的控制对象和控制器组成控制系统，如果构成的系

2、统不能满足或不能全部满足设计要求的性能指标，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。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。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。

3、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、重量以及可行性综合考虑，选出最佳方案。§6.1.1控制系统的性能指标对于一些控制系统而言，之所以需要校正，主要的原因就在于系统的性能指标不符合要求。在工程上，根据不同的工作环境、工作条件以及生产要求，对控制系统的性能要求也相应地有所不同。一般来说，评价控制系统优劣的性能指标有两种体系时域指标和频域指标。稳态误差ess动态指标上升时间tr、超调量σ％、调节时间ts、峰值时间tp1.时域指标稳态指标开环频域指标，包括截止频率ωc、相位裕度γ和幅值裕度h。闭环频域指标，

4、包括闭环谐振峰值Mr、谐振频率ωr和带宽频率ωb。2.频域指标系统频域指标与时域指标的关系（1）二阶系统频域指标与时域指标的关系二阶系统开环频率特性为谐振频率谐振峰值带宽频率截止频率相角裕度超调量调节时间（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§6.1.2系统带宽的选择如果输入信号的带宽为，则带宽频率可取为1.按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统校正方式可分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正四种。(1)串联校正：一般接在系统误差测量点之后和放大器之前，串联接于系统前向通道之中。(2)反馈校正：从系统原有部分引出反馈信号,与原有部分

5、或其一部分构成局部反馈回路,并在局部反馈回路内设置校正装置，这种校正方式称为反馈校正或并联校正。串联校正§6.1.3校正方式反馈校正(3)前馈校正：又称顺馈校正，是在系统主反馈回路之外采用的校正方式。前溃校正装置分两种情况：其一，接在系统给定值（或指令、参考输入信号）之后及主反馈作用点之前的前向通道上，如下图(a)；其二，接在系统可测扰动作用点与误差测量点之间，如下图(b)。前溃校正可以单独作用于开环控制系统，也可作为反馈控制系统的附加校正而组成复合控制系统。(a)前馈校正（对给定值处理）(b)前馈校正（对扰动的补偿）前馈校正(4)复合校正：在反馈控制回路中，

6、加入前馈校正通路，组成有机整体。(a)按扰动补偿的复合控制方式(b)按输入补偿的复合控制复合校正2.从校正装置自身有无放大能力来看，可分为无源校正装置：自身无放大能力，通常由RC网络组成。优点：校正元件的特性比较稳定；缺点：在信号传递中，会产生幅值衰减,且输入阻抗低，输出阻抗高，常需要引入附加的放大器，补偿幅值衰减和进行阻抗匹配。无源串联校正装置通常被安置在前向通道中能量较低的部位上（参见教材P253表6-1）。有源校正装置：常由运算放大器和RC网络共同组成。优点：该装置自身具有能量放大与补偿能力，且易于进行阻抗匹配，所以使用范围与无源校正装置相比要广泛得多；

7、缺点：特性容易漂移（参见教材P255表6-2）。选择何种校正方式,主要取决于系统结构的特点、采用的元件、信号的性质、经济条件及设计者的经验等。串联校正简单,较易实现。反馈校正可以改善被反馈包围的环节的特性,抑制这些环节参数波动或非线性因素对系统性能的不良影响。复合控制则对于既要求稳态误差小,同时又要求暂态响应平稳快速的系统尤为适用。综上,控制系统的校正不会像系统分析那样只有单一答案,即满足性能指标要求的校正方案不是唯一的。具有比例控制规律的控制器,称为比例(P)控制器。§6.1.4基本控制规律(1)比例(P)控制规律特点：比例控制器实质上是一个放大器。在信号

8、变换过程中,①比例控制器只改变信号的增