控制工程基础课件第六章.ppt

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1、第六章控制系统的综合与校正§6-2串联校正装置的形式及其特性§6-3用频率特性法确定串联校正装置§6-1概述§6-5复合校正§6-4反馈校正第六章控制系统的综合与校正第六章控制系统的综合与校正系统稳定是系统能正常工作的必要条件。但是，只有稳定性还不能确保系统正常工作，例如，对于数字控制仿形铣床的进给系统，超调量过大是不允许的，因为它既影响工件表面粗糙度，又影响刀具寿命。因此，系统既要稳定，又要能满足所要求的性能指标，则可考虑对原已选定的系统增加些必要的元件或环节，使系统能够全面地满足所要求的性能指标，这就是系统的综合与校正。第

2、六章控制系统的综合与校正§6.1概述本章从控制的观点讨论系统的综合与校正问题。主要考虑的是，当给定的被控对象不能满足所要求的性能指标时，如何对原已选定的系统增加必要的元件或环节，使系统具有满意的性能指标，即满足稳定、准确、快速性的要求，这就是系统的综合与校正。第六章控制系统的综合与校正§6.1概述校正的概念和实质概念：当仅改变增益不能同时满足瞬态和稳态性能时，就必须在系统中引入附加校正装置，用来改善系统瞬态和稳态性能。这些为改善系统性能而有目的地引入的装置称为校正装置。校正装置是控制器的一部分。控制系统的校正，就是按给定的系统

3、原有部分和性能指标设计校正装置。实质：校正实质就是通过引入校正装置的零、极点，来改变整个系统的零、极点分布，从而改变系统的频率特性，使系统频率特性的低、中、高频段满足希望的性能或使系统的根轨迹穿越希望的闭环主导极点，即使得系统满足希望的动、静态性能指标要求。第六章控制系统的综合与校正§6-1概述控制系统的性能指标静态指标用系统的稳态误差或开环放大倍数K来描述。动态指标一种是时域指标，通常用调节时间和超调量(或)来描述；另一种是频域指标，一般用开环系统的相角裕度和幅值穿越频率(剪切频率)、幅值裕度来表示，或用闭环系统的谐振峰值、

4、截止频率和谐振频率来描述。第六章控制系统的综合与校正§6.1概述校正方法频率特性法一般适用于给定性能指标为等频域指标的情况。根轨迹法一般适用于给定性能指标为等时域指标的情况。工程上习惯用频率特性法进行校正。第六章控制系统的综合与校正§6.1概述频率特性法设计校正装置主要通过伯德图进行，分为分析法和期望频率特性法。1.分析法根据设计要求和原有系统特性，依靠分析和经验，首先选择一种校正装置加入到系统中，然后计算校正后系统的品质指标，如能满足要求，则可确定校正装置的结构和参数，否则，重选校正装置进行计算，直到满足设计指标为止。第六章

5、控制系统的综合与校正§6.1概述2.期望频率特性法先由给定的性能指标确定出期望的对数幅频特性，再由期望的对数幅频特性减去原系统固有的对数幅频特性，从而得出需增加的校正装置的对数幅频特性，然后校验校正后系统的性能，若满足要求，则可确定校正装置的结构和参数，否则取一裕度更大的期望对数幅频特性，重复上述过程，直到满足设计要求为止。频率特性法设计校正装置主要通过伯德图进行，分为分析法和期望频率特性法。第六章控制系统的综合与校正§6.1概述串联校正校正装置串联在前向通道中，这种联接方式简单易现。为避免功率损失，串联校正装置通常放在前向通

6、道中能量较低的部位，多采用有源校正网络构成。根据校正装置在系统中的位置，可分为三种。R(s)C(s)校正装置Gc(s)原有部分Go(s)校正方式第六章控制系统的综合与校正§6.1概述校正方式根据校正装置在系统中的位置，可分为三种。反馈校正从系统中某一环节引出反馈信号，通过校正装置构成局部反馈回路，则称这种形式的校正为(局部)反馈校正，又称并联校正。采用此种校正方式时，信号是从高功率点流向低功率点，所以一般采用无源网络。R(s)C(s)原有部分Go(s)校正装置Gc(s)第六章控制系统的综合与校正§6.1概述校正方式根据校正装置

7、在系统中的位置，可分为三种。复合校正包括按给定量顺馈补偿的复合校正(图a)和按扰动量前馈补偿的复合校正(图b)。这种复合校正控制既能改善系统的稳态性能，又能改善系统的动态性能。R(s)C(s)校正装置Gc1(s)原有部分Go(s)校正装置Gc2(s)Gf(s)原有部分Go(s)校正装置Gc2(s)R(s)C(s)校正装置Gc1(s)(图a)(图b)第六章控制系统的综合与校正6.2串联校正装置的形式及特性串联校正指校正环节Gc(s)串联在原传递函数方框图的前向通道中，如下图所示。为了减少功率消耗，串联校正环节一般都放在前向通道的

8、前端，即低功率部分。Xi(s)Xo(s)-+串联校正Gc(s)G(s)第六章控制系统的综合与校正串联校正按校正环节Gc(s)的性质可分为：(1)增益调整；(2)相位超前校正；(3)相位滞后校正；(4)相位滞后——超前校正。Xi(s)Xo(s)-+串联校正Gc(s)G(s)第六