自动控制系统的校正ppt课件.ppt

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1、《自动控制原理》——第六章自动控制系统的校正1系统分析系统分析是在建立数学模型的基础上分析控制系统的性能及决定性能的因素系统校正系统校正则是解决如何实现具有好的响应性能问题26.1控制系统校正的一般概念对控制系统实行校正，需要解决两个问题:校正控制器接在系统的位置如何确定校正控制器的传递函数3一、校正方式校正方式：控制器接入系统的方式分类：串联校正，反馈校正，前馈校正4串联校正:分析简单，应用范围广，易于理解、接受。反馈校正:常用于系统中高功率点传向低功率点的场合，一般无附加放大器，所以所要元件比串联校正少。另一个突出优点是：只要合理地选取校正装置参数，可消除原系统中不可变部分参数波动

2、对系统性能的影响。在特殊的系统中，常常同时采用串联、反馈和前馈校正。校正类型比较：5从校正装置自身有无放大能力来看，可分为：无源校正装置:自身无放大能力，通常由RC网络组成，在信号传递中，会产生幅值衰减,且输入阻抗低，输出阻抗高，常需要引入附加的放大器，补偿幅值衰减和进行阻抗匹配。无源串联校正装置通常被安置在前向通道中能量较低的部位上。有源校正装置：常由运算放大器和RC网络共同组成，该装置自身具有能量放大与补偿能力，且易于进行阻抗匹配，所以使用范围与无源校正装置相比要广泛得多。6二、性能指标稳定性－－是系统工作的前提，稳态特性－－反映了系统稳定后的精度，动态特性－－反映了系统响应的快速

3、性。追求--稳定性强，稳态精度高，动态响应快。71．稳态性能指标复频域指标：是指二阶闭环主导极点的阻尼比ζ，无阻尼自然振荡角频率，阻尼振荡角频率等。稳态性能是指控制系统要达到的稳定状态下的控制精度，可以由，，等静态误差系数和动态误差系数给出，也可由相应的稳态误差给出。2．暂态性能指标时域指标：有延迟时间，上升时间，峰值时间，调节时间和超调量等。频域指标：分为开环频域指标和闭环频域指标两种。开环频域指标有相频裕度γ和截止频率，闭环频域指标有谐振峰值和带宽频率等。89三、校正方法时域校正频域校正根轨迹校正106.2校正装置及其特性比例（P）控制器微分（D）控制器积分（I）控制器比例微分（P

4、D）控制器比例积分（PI）控制器比例积分微分（PID）控制器11具有相位超前特性(即相频特性＞0)的校正装置叫超前校正装置，有的地方又称为微分校正装置一、超前校正装置及PD控制器1．有源超前校正装置12式中得到传递函数为频率特性为对数幅频特性为相频特性为13调整可改变对数幅频特性渐近线的高度。将网络串接于开环通道时，成为开环放大系数的一部分，对有差系统，增大可减小稳态误差，以满足稳态性能指标。转折频率与转折频率的比值在对数坐标系上等于两个转折频率之间的距离。事实上，最大相移值发生在这段距离的中点，如下的推导证明了这一点。将对ω求导并令导数等于0，得到14得到最大超前相移为解得极值相移角

5、频率为超前相移的最大值只与转折频率的比值有关。上式的三角函数关系可在直角三角形上表示出来。15超前网络零极点矢量示意图162．PD控制器在A点列节点电流方程得到代入得其中：17传递函数：频率特性为：（1）提高了控制系统的相对稳定性——使系统的稳定裕量增加，超调量下降。(2)加快了控制系统的反应速度——过渡过程时间减小。（3）系统的抗干扰能力下降了——高频段抬高了。18二、滞后校正装置及PI控制器1．有源滞后校正装置1920滞后网络零极点矢量示意图212．PI控制器22将PI控制器串接于开环系统可使闭环系统的稳态误差提高一阶无差度，并且提高无差度后的稳态误差可由来限制。对低频信号有较高的

6、增益，从而减小了系统的稳态误差迟后校正装置使系统的频带变窄，导致动态响应时间增大。23超前校正和迟后校正的区别与联系24三、滞后-超前校正装置及PID控制器1．有源滞后-超前校正装置25式中26适当选取参数满足，可使对数幅频特性渐近线和半对数相频特性曲线分别如右图零极点分布如左图所示。表现为参数的滞后零极点对和参数的超前零极点对相对独立的分布形态。272．PID控制器传递函数为28该控制器的频率特性为增加一个极点，提高型别，稳态性能两个负实零点，动态性能比PI更具优越性I积分发生在低频段，稳态性能(提高)D微分发生在高频段，动态性能(改善)296.3频域法串联校正基本思路是：通过所加校

7、正装置，改变系统开环频率特性的形状，即要求校正后系统的开环频率特性具有如下特点：中频段的幅频特性的斜率为-20dB/dec,并具有较宽的频带，这一要求是为了系统具有满意的动态性能；高频段要求幅值迅速衰减，以较少噪声的影响。低频段的赠以满足稳态精度的要求；30如果工作信号的频率范围为噪声信号集中分布在如图，则系统的带宽频率可取为31将一个校正控制器串接于控制系统的前向通道对原系统的开环频率特性产生的影响体现在：1)若是0型控制器，则控制器的