第六章 自动控制理论 校正系统ppt课件.ppt

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1、§6-3常用校正装置及其特性§6-5串联校正的设计§6-7反馈和前馈复合控制§6-1线性系统校正的概念第六章　自动控制系统的校正§6-6反馈校正的设计基于一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大部分组成，当被控对象确定后，对系统的设计实际上归结为对控制器的设计，这项工作称为对控制系统的校正。前面几章讨论了控制系统几种基本方法。掌握了这些基本方法，就可以对控制系统进行定性分析和定量计算。本章讨论另一命题，即如何根据系统预先给定的性能指标，去设计一个能满足性能要求的控制系统。DesignandCompensationTechniques§6-1线性系统校正的概念●校正分类：

2、1、按结构形式分串、并、串并、顺馈、反馈等。①串联校正：G(s)=Gc(s)*Go(s)校正装置的形式有多种：可按结构、按作用等来分类校正方式串联校正反馈校正校正装置校正装置前馈校正复合校正②局部反馈校正:前馈校正(b)前馈校正（对扰动的补偿）(a)前馈校正（对给定值处理）+--+R(s)E(s)N(s)C(s)-°´¯²¹³¸´Ïͳ)(2sG)(1sG)(sGn系统校正过程：分析原有系统性能指标确定校正装置加校正装置、校验结果得希望系统计算校正装置元件参数（1）比例（P）控制规律（a）P控制器提高系统开环增益，减小系统稳态误差，但会降低系统的相对稳定性。-)(tr)

3、(tC)(tB)(tepK§6－2、3常用校正装置及其特性(b)PD控制器（2）比例-微分（PD）控制规律PD控制规律中的微分控制规律能反映输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性。在串联校正时，可使系统增加一个的开环零点，使系统的相角裕度提高，因此有助于系统动态性能的改善。-)(sR)(sE)(sc)(sB)1(sKpt+具有积分（I）控制规律的控制器，称为I控制器。输出信号与其输入信号的积分成比例。为可调比例系数消失后，输出信号有可能是一个不为零的常量。在串联校正中，采用I控制器可以提高系统的型别（无差度），有利提高系统

4、稳态性能，但积分控制增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生的相角滞后，于系统的稳定不利。（3）积分（I）控制规律I控制器当-)(sR)(sE)(sC)(sBsKi具有积分比例-积分控制规律的控制器，称为PI控制器。PI控制器输出信号与其输入信号及输入信号的积分成比例。为可调比例系数（4）比例-积分（PI）控制规律为可调积分时间系数-)(sR)(sE)(sC)(sB)11(sTKip+增加开环极点，提高型别，减小稳态误差。增加开环零点，提高系统的阻尼程度，缓和PI极点对系统产生的不利影响。只要积分时间常数足够大，PI控制器对系统的不利影响可大为减小PI控制器主要用来改善

5、控制系统的稳态性能。（5）比例（PID）控制规律具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称为PID控制器。PID控制器-)(sR)(sE)(sC)(sB)11(ssTKipt++校正装置无源校正装置有源校正装置无相移校正装置相位超前校正装置相位滞后校正装置相位滞后—超前校正装置无相移校正装置相位超前校正装置相位滞后校正装置相位滞后—超前校正装置一、无源校正装置与有源校正装置的特点无源校正网络：阻容元件优点：校正元件的特性比较稳定。缺点：由于输出阻抗较高而输入阻抗较低，需要另加放大器并进行隔离;没有放大增益，只有衰减。有源校正网络：阻容电路+线性集成运算放大器优点：带有放大

6、器，增益可调，使用方便灵活。缺点：特性容易漂移。二、无相移校正装置（比例控制）1、传递函数2、实现形式无源网络放大器3、分压器、衰减器一般而言，当控制系统的开环增益增大到满足其静态性能所要求的数值时，系统有可能不稳定，或者即使能稳定，其动态性能一般也不会理想。在这种情况下，需在系统的前向通路中增加超前校正装置，以实现在开环增益不变的前题下，系统的动态性能亦能满足设计的要求。无源超前校正先讨论超前校正网络的特性，而后介绍基于频率响应法的超前校正装置的设计过程。二、相位超前校正网络无源阻容网络组成的装置Bode图20lgawm校正装置能产生的最大相角由a决定a越小,即两个转

7、折频率距离越远，所产生的相角就越大，它们的关系不是正比例关系，当小于0.05后，a再小就没有太大意义了，不仅相角增加不多，还因它的中、高频增益太大，将导致剪切频率提高太大，反而影响校正效果。20lga通常，校正是先满足稳态误差的要求，增加校正装置最好不要影响低频段，上述无源网络低频端有衰减，我们先增加一个增益的比例环节或将固有系统的增益提高Kc，相应的频率特性如图。20lgKC=20lg1/a11)(12++==ssUUGSCatt相位为最大时，超前网络幅值为多少？11)(12++==ssUUGSCatt三、相位滞后校正装置-20lgb滞