控制工程_7系统的性能指标与系统校正ppt课件.ppt

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1、第6章系统校正1主要内容系统的性能指标：时域指标瞬态指标稳态指标频域指标综合性能指标系统的校正：系统校正的概念系统校正的分类串联校正增益调整相位超前校正相位滞后校正相位滞后－超前校正PID校正并联校正反馈校正位置反馈速度反馈顺馈校正2基本要求了解系统性能指标的概念及其关系了解系统校正的概念了解增益校正、相位超前校正、相位滞后校正的概念、基本形式和特点掌握PID校正的概念、基本形式和特点，以及P、I、D的调节作用了解反馈校正、顺馈校正的概念、基本形式和特点3重点与难点各种校正环节的形式、作用和特点：增益校正相位超前校正相位滞后

2、校正PID校正反馈校正顺馈校正4系统的性能指标系统的性能指标可分为以下几类：时域性能指标：瞬态性能指标稳态性能指标频域性能指标：综合性能指标：5瞬态性能指标系统的瞬态性能指标一般是指系统在单位阶跃输入下，由输出的过渡过程所给出的，实质上是由系统的瞬态响应所决定的。主要有一些5个方面：延迟时间td上升时间tr峰值时间tp调整时间ts最大超调量Mp6稳态性能指标稳态性能指标是描述系统准确性的指标。系统准确性是指系统过渡过程结束后，实际的输出与希望的输出之间的偏差——即系统的稳态误差。故系统的稳态性能指标通常用系统的稳态误差ess

3、来表示。7频域性能指标系统频域的性能指标主要有：相位裕度γ幅值裕度Kg复现频率ωM与复现频带宽0~ωM谐振频率ωr与谐振峰值Mr截止频率ωb与截止频带宽0~ωb8综合性能指标综合性能指标是系统性能的综合测度，也称为误差准则。它是系统的希望输出与实际输出之差的某个函数的积分。当系统的参数取最优值时，综合性能指标将取到极值，从而可以通过选择适当的参数得到综合性能指标为最优的系统。9目前使用的综合性能指标有三种：误差积分性能指标误差平方积分性能指标广义误差平方积分性能指标10一阶系统的性能指标传递函数为1.稳定性指标超调量：Mp=

4、0幅值裕量:Kg=∞相位裕量:γ90°谐振峰值:Mr=0dB2.快速性指标上升时间:tr=2.3T(此时输出xo(tr)=0.9)调节时间:ts＝3T～4T截止频率:b=1/T113.准确性指标稳态误差:essp=0,essv=T,essa=∞零频带宽:0～1/T(误差±3dB)4.时域与频域指标的关系总结：T，快速性、准确性变好，稳定性并不改变。12二阶系统的性能指标1.瞬态性能指标(1)上升时间tr:表明：当n一定，→tr当一定，n→tr(2)峰值时间tp:表明：当n一定，→tp当一定，

5、n→tp13(3)最大超调量Mp表明：Mp只与有关，Mp(4)调整时间ts142.稳态误差:3.兼顾各项性能指标工程上：(1)一般取=0.707为最佳阻尼比，ts、Mp均不大(2)由Mp确定，再由ts确定n。0=sspe，nvssvKew21==，ssae=∞减弱振荡性，但影响快速性。154.频率特性及性能指标幅值穿越频率相位裕量幅值裕量:Kg=∞(∵ωg=∞)n的影响：n只影响穿越频率c，不影响稳定性裕量γ和Kg。16谐振频率谐振峰值截止频率ωb0＜≤0.707＞0.707带宽越大，快速性越好

6、，过渡过程的上升时间越小;但抗干扰能力下降表征稳定程度的指标，Mr越大，超调越大，振荡加剧，稳定程度越差；若Mr太小，过渡过程增长，快速性差。通常选取Mr在[1.1，1.4]之间。17快速性指标tr、ts等与频带ωb的关系185.总结二阶系统最佳开环模型：最佳阻尼比=0.707此时Mp＜5%、γ＞65º、Mr=0dB特点：穿越斜率-20dB/dec,中频段较宽，稳定性裕量大，超调小。w0)w(A20Klg-20-401T/1=1/(2T)=Kcw19系统的校正1.校正的概念所谓校正，也称补偿，是指在系统中增加新的环节，以改

7、善系统的性能的方法。常用的校正方法:频率特性法如：系统1：不稳定通过减小K使系统稳定，得到系统2但K减小，使系统的稳态误差变大，系统稳态性能变差不改变K，而增加新的环节，使系统稳定，如图中系统3202.校正的分类根据校正环节在系统中的连接方式，校正可分为：串联校正反馈校正顺馈校正21串联校正串联校正是指校正环节GC(s)串联在系统的前向通道中，如图所示，而且一般放在前向通道的前端。串联校正实现起来比较简单，也比较容易对信号进行各种必要形式的变换。22串联校正按照校正环节的性质可分为：增益调整相位超前校正相位滞后校正相位滞后—

8、超前校正23增益调整方法：增大开环增益K优点：实现比较简单可减小稳态误差，提高系统准确度可增大剪切频率(Bode)，加大带宽，提高系统响应速度缺点：减小相位裕度，降低系统稳定性(Nyquist)24相位超前校正超前校正常常是用来提高系统的瞬态响应，但不减小稳态精度的一种校正方法。目前在控制