自动控制原理与系统第3章 改善系统性能的方法ppt课件.ppt

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1、自动控制原理与系统第2章自动控制系统的性能分析2.1自动控制系统的稳定性分析2.2自动控制系统的稳态性能分析2.3自动控制系统的动态性能分析第3章改善系统性能的方法3.1校正的相关概念3.2基本控制规律分析3.3串联校正3.4反馈校正3.1校正的相关概念校正：就是在系统中加入一些机构或装置，其参数可以根据需要而改变，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。校正元件：（又称校正装置）这些能使系统的控制性能满足设计要求所增添的元件校正分类：串联校正反馈校正（并联校正）复合校正串联校正装置一般接在系统的前向通道中

2、，接在系统误差测量点之后和放大器之前串联校正反馈校正是将校正装置反并接在系统前向通道中的一个或几个环节两端，形成局部反馈回路反馈校正复合校正是在反馈控制回路中，加入前馈校正通路复合校正3.2基本控制规律分析比例控制规律P控制器的输出信号m（t）成比例的反应输入信号e(t)比例—微分控制规律(PD)比例微分控制规律的输出信号m(t)既与输入信号e(t)成比例，又与输入信号的导数成比例积分控制规律（I）具有积分控制规律的控制器输出信号m(t)成比例地反应输入信号e(t)的积分比例积分控制规律（PI）比例积分控制规律的输出信

3、号m(t)与输入信号e(t)和它的积分成比例。比例积分微分控制规律（PID）比例积分微分控制规律的输出信号m(t)与输入信号e(t)及其积分微分同时成比例3.3串联校正一、超前校正装置令3.3.1串联超前校正二、超前校正装置参数的确定三、串联超前校正系统的特点通过上面的例题，我们可看到串联超前校正对系统性能有如下影响：(1)增加开环频率特性在剪切频率附近的正相角，从而提高了系统的相角裕度；(2)减小对数幅频特性在幅值穿越频率上的负斜率，从而提高了系统的稳定性；(3)提高了系统的频带宽度，从而可提高系统的响应速度；(4)

4、不影响系统的稳态性能，但若原系统不稳定或稳定裕量很小，且开环相频特性曲线在幅值穿越频率附近有较大的负斜率时，不宜采用相位超前校正。因为随着幅值穿越频率的增加，原系统负相角增加的速度将超过超前校正装置正相角增加的速度，超前网络就不能满足要求。令3.3.2串联滞后校正一、滞后校正装置二、滞后校正装置参数的确定三、滞后串联校正的特点(1)在保持系统开环放大系数不变的情况下，减小剪切频率，从而增加了系统的相角裕度，结果是提高了系统的相对稳定性；(2)在保持系统相对稳定性不变的情况下，可以提高系统的开环放大系数，改善系统的稳态性

5、能；(3)由于降低了幅值穿越频率，系统带宽变窄，使系统的响应速度降低，但系统抗干扰能力增强。一、串联滞后—超前串联校正令=则有令则有设3.3.3串联滞后—超前串联校正二、串联滞后—超前校正参数的确定3.4反馈校正反馈校正除了可获得与串联校正相似的效果外，还可改变被其包围的被控对象的特性，特别是在一定程度上抵消了参数波动对系统的影响。3.4.1反馈校正的特点反馈校正的校正环节对原系统的某些环节进行包围，不同的形式的反馈环节对系统有不同的影响。比例反馈包围惯性环节，校正后的系统时间常数下降，惯性减弱，过渡过程时间缩短，系统

6、增益下降，可以改善稳态性能，但增加系统的稳态误差。比例反馈包围积分环节，环节由积分性质转变为惯性环节，可以提高系统稳定性，但是降低了系统的稳态精度。微分反馈包围惯性环节，增大时间常数可以使系统各环节的时间常数拉开，从而改善系统的动态平稳性。3.4.2反馈校正系统的设计3.4.3串联校正与反馈校正比较1．串联校正比反馈校正简单，但串联校正对系统元件特性的稳定性有较高的要求。反馈校正对系统元件特性的稳定性要求较低，因为其减弱了元件特性变化对整个系统特性的影响。2．反馈校正常需由一些昂贵而庞大的部件所构成，对某些系统可能难以

7、应用。3．反馈校正可以在需要的频段内，消除不需要的特性，抑制参数变化对系统性能的影响，串联校正无此特性。所以在需要的控制系统结构简单、成本低无特殊要求的时候，可采用串联校正。若有特殊要求，特别是被控对象参数不稳定时，可以考虑采用反馈校正。但是当系统低频扰动比较大式，反馈校正的作用不明显，可以引入误差补偿通路，与原来的反馈控制一起进行复合控制。下次再见