自动控制6-1串联校正课件.ppt

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1、1第六章控制系统的校正主要内容：1.校正的原理2.常用校正装置及其特性3.频率响应法校正第六章控制系统的校正2系统设计的目的，是要寻找一个能够实现所要求性能的自动控制系统。根据被控对象以及系统应完成的任务和应具备的性能指标，构造出适当的控制器，是设计的主要任务。设计自动控制系统，需要进行大量的分析计算，需要考虑多方面的问题。既要保证所设计的系统有良好的性能，满足给定的技术指标的要求；又要照顾到便于加工，经济性好，可靠性高。在设计过程中，既要有理论指导，也要重视实践经验。本章只从控制理论的角度讨论设计问题，主要讨论系统的校正问题。3

2、6.1校正的基本概念6.1.1校正的定义1.被控对象当被控对象给定后，应首先了解被控对象的工作原理和特点，如哪些参数需要控制，可通过哪几个机构进行调整，哪些参数能够测量，测量精度要求，以及被控对象的工作环境和干扰等等。然后选定执行元件的型式、特性和参数，选择合适的测量变送元件，设计前置放大器与功率放大器。这些初步选定的元件以及被控对象，构成系统中的不变部分，或固有部分。控制系统设计的目的，就是将各元件与被控对象适当组合起来，使之满足一定的性能指标要求。42.性能指标自动控制系统是根据它所完成的具体任务设计的。任务不同，对自动控制系

3、统性能提出的要求也不同。必要条件：稳定性稳态性能指标：系统的无差度(即型别)N稳态误差ess稳态误差系数KpKvKa动态性能指标：时域指标有：p%ts等；开环频域指标有：c20lghh闭环频域指标有：rbMr应有所侧重，如调速系统对平稳性和稳态精度要求严格，而随动系统对快速性期望更高。应符合实际系统的需要与可能，不应当比完成给定任务所需要的指标更高。51)二阶系统00.20.40.60.81.0()706050403020100p%100806040200pMrMr8765432162)高阶系统近似的关系式

4、35o≤≤90o73.改善系统性能的方法在进行控制系统设计时，常常遇到初步设计出来的系统不能满足已给出的所有性能指标的要求。首先，可通过改变系统参数的方法改善系统性能。例如增大开环增益K，可减小稳态误差，但此时系统的稳定性和动态品质将变坏。如图所例。而系统的其他参数一般都是实际系统的固有参数如时间常数，一般很难改变。因此，通过这种方法来改善系统性能是非常有限的。8L()/dB()180=0c如下图系统开环伯德图:G(s)G(s)/k19这样就得在原系统的基础上采取另外一些措施，即对系统加以“校正”。所谓的“校

5、正”，就是在原系统中加入一些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。这一附加的装置称为校正装置。通过校正可以使系统的稳态性能和动态性能均满足要求。如图所例。106.1.2校正方式校正装置在系统中的连接方式，称为校正方式。常用的校正方式有串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正四种。串联校正装置一般接在系统误差测量点之后和放大器之前，串接于系统前向通道之中。反馈校正装置接在系统局部反馈通道之中。串联校正对象控制器反馈校正11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。一种

6、是前馈校正装置接在系统给定值（或参考输入信号）之后，主反馈作用点之前的前向通道上。这种校正方式的作用相当于对给定值信号进行整形或滤波后，再送入反馈系统。如图。前馈校正对象控制器12前馈校正可以单独作用于开环控制系统，也可以作为反馈控制系统的附加校正而组成复合控制系统。前馈校正对象控制器另一种前馈校正装置接在系统可测扰动作用点与误差测量点之间，对扰动信号进行直接或间接测量，并经变换后接入系统，形成一条附加的对扰动影响进行补偿的通道。13G2(s)Gn(s)G1(s)复合校正方式是在反馈控制回路中，加入前馈校正通路，组成一个有机整体，

7、分为按扰动补偿的复合控制形式和按输入补偿的复合控制形式。按扰动补偿的复合控制：14G2(s)Gr(s)G1(s)按输入补偿的复合控制：15在控制系统设计中，常用的校正方式为串联校正和反馈校正两种。究竟选用哪种校正方式，取决于系统中的信号性质、技术实现的方便性、可供选用的元件、抗扰性要求、经济性要求、环境使用条件以及设计者的经验等因素。串联校正：装置简单，调整灵活，成本低。反馈校正：其输入信号直接取自输出信号，校正装置费用高，调整不方便，但是可以获得高灵敏度与高稳定度。166.1.3设计方法（频率响应法）在线性控制系统中，常用的校正

8、装置设计方法有分析法和综合法两种。分析法又称试探法。用分析法设计校正装置比较直观，在物理上易于实现，但设计过程带有试探性，要求设计者有一定的工程设计经验。综合法又称期望特性法。这种设计方法从闭环系统性能与开环系统特性密切相关这一概念出发，根据性能指