自动控制原理 第六章 控制系统的校正ppt课件.ppt

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1、第六章控制系统的校正主要内容：1.校正的基本概念2.典型校正装置3.频率法串联校正4.控制系统的复合校正前几章讨论的是“分析”问题，本章介绍它的反问题“综合(设计)”根据被控对象和性能指标设计系统，需要考虑的问题是多方面的：保证良好的性能，满足指标要求；可靠性高；易于实现，成本低。本章只从控制的观点讨论设计问题，主要考虑如何使系统具有满意的性能……稳、准、快。针对两种情形：1一开始正常，后来出现问题(生病)2先天不足需要手术（校正）6.1校正的基本概念6.1.1校正的定义1.被控对象对被控对象和控制装置同时进行设计是比较合

2、理的（一体化设计）。可充分发挥控制的作用，往往能使被控对象获得特殊的、良好的技术性能，甚至使复杂的被控对象得以改造而变得异常简单，从而可以大大简化工艺设备。然而，相当多的场合还是先给定受控对象，之后进行系统设计。但无论如何，对受控对象要作充分的了解是不容置疑的。要详细了解对象的工作原理和特点，如哪些参数需要控制，哪些参数能够测量，可通过哪几个机构进行调整，对象的工作环境和干扰等等。还要尽可能准确地掌握被控对象的动态数学模型以及对象的性能要求。2.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，对自动控制系统性

3、能的要求也不同。常见的时域指标有：ess,系统的无差度(稳态)p%,tr,ts（暂态）等；常见的频域指标有：c,h,20lgh,（开环）和rbMr（闭环）等。性能指标不应当比完成所需要的指标更高。并有所侧重，如调速系统对平稳性和稳态精度要求严格，而随动系统则对快速性期望更高。3.改善系统性能的方法在进行系统设计时，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（先天不足）。其中G(s)是根据给定的稳态误差指标设计的，但此时的相角裕度=0，系统处于稳定边界上，不能正常工作。如把G(s)所对应的系统

4、称为未校正系统，虽然可以通过减小未校正系统的开环放大系数使相角裕度增加，如特性曲线G(s)/k1所示，但稳态误差也要随之增加，所以开环放大系数是不能减小的。“拆了东墙补西墙”L()/dBc()180=0如下图系统开环伯德图:G(s)G(s)/k1而改变未校正系统的其它参数都是比较困难的。这样就得在原系统的基础上采取另外一些措施（借助外力），即对系统加以“校正”。所谓的“校正”，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

5、校正装置。加入校正装置后使未校正系统的缺陷得到补偿，这就是校正的作用。6.1.2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。串联校正装置一般连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；反馈校正装置一般连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前馈校正或顺馈校正，是在系统主反馈回路之外采用的校正方式。这种校正方式的作用相当于对给定信号进行整形或滤波后，再送入系统。前馈校正对象控制器RC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，

6、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。前馈校正对象控制器NC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。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，有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。G2(s)Gn(s)G1(s)G2(s)Gr(s)G1(s)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

7、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。（输入信号为弱电）反馈校正：其输入信号直接取自输出信号（强电），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。6.1.3设计方法在线性控制系统中，常用的校正装置设计方法有分析法和综合法两种。1.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，但要求设计者有一定的工程设计经验，设计过程带有试探性。2.综合法又称期望特性法根据性能指标要求确定出希望的开环特性的形状，然后与系统原有开环特性相比较，从而确定校正方式、校正装置的形式和参数。综合

8、法有广泛的理论意义，但希望的校正装置传递函数可能相当复杂，在物理上难以实现。应当指出，不论是分析法或综合法，其设计过程一般仅适用于最小相位系统。在频域内进行系统设计，是一种间接设计方法。因为设计结果满足的是频域指标，而不是时域指标。然而，在频域内进行设计的确是一种简便的方法，在伯德图上虽然不能严格定量地