控制工程基础-第五章-控制系统的校正只是课件.ppt

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1、控制工程基础-第五章-控制系统的校正引入开环零点（比例微分）稳定的充分必要条件为：①即②即2第一节概述一、定义：在原有系统中，有目的的增添一些装置和元件，人为地改变系统的结构和性能，使之满足所需要的性能指标，这种方法称为“系统校正”（systemcompensation)。增添的装置和元件称为校正装置和校正元件。二、校正方式根据校正装置在控制系统中的位置，最基本的校正方式有两种，即串联校正和反馈校正（也称并联校正）。若将两种校正结合称为复合校正。31、串联校正方式将校正装置串联在反馈控制系统的前向通道中。校正装置的作用：实现各种控制规律，以改善控制系统的性能，因此常称为控制

2、器。+-Xi()sGc()sH(s)Xo()sG()s2校正环节4根据所起的作用不同，串联校正装置可分为：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52、反馈校正方式将校正装置接于局部反馈通道中构成。优点：可大大提高系统的相对稳定性，有效削弱非线性因素的不良影响，降低系统对参数变化的敏感度，显著改善系统抑制扰动的能力。+-Xi()sXo()s+G1()sG()s2G()scG()s3-G()s2*校正环节6三、校正装置分类根据动力源和信号性质不同，校正装置分为电气的、气动的、液压的以及机械的等，其中应用最广泛的是电气校正网络。根据电气校正装置是否使用电源，其又可

3、分为以下两种：无源校正装置、有源校正装置。71、无源校正装置构成：由电阻和电容组成的两端口网络。特点：无需外供电源，线路简单，组合方便，成本低。但本身没有增益，且输入阻抗低，输出阻抗高。输入、输出阻抗与系统性能：82、有源校正装置构成：由运算放大器和无源网络组成。特点：输入阻抗高，输出阻抗低；可以提供所需要的增益；设计、参数调整方便，使用灵活等。9第二节PID控制PID控制（Proportional-Integral-DifferentialControl）：即比例、积分和微分控制的简称。在当今应用的工业控制器中，半数以上采用了PID或变形PID控制方案。PID控制器分为模

4、拟和数字控制器两种。模拟PID控制器通常是电子、气动或液压型的，数字PID控制器是由计算机实现的。大多数PID控制器的参数是现场调节的。PID控制的价值在于它对于大多数控制系统的广泛适应性，虽然在许多给定的情况下还不能提供最佳控制。10下图表示了一种控制对象的PID控制。它是串联在系统的前向通道中的，这是一种最常见的形式。PID控制器的时域表达式为：式中，u(t)是PID控制器的输出信号，e(t)是PID控制器的输入信号，也就是系统的误差信号。kp称为比例系数，Ti、Td分别称为积分和微分时间常数。-PID控制器控制对象11上页所示的PID表达式(6.1)即是通常所说的常规

5、PID控制器。常规PID控制器可以采用多种形式进行工作。主要有以下几种，分别称为：比例控制器：比例-积分控制器：比例-微分控制器：比例-积分-微分控制器：在某些特殊的情况下，PID控制器可以进行适当的变形，以适应系统控制的要求。这些控制器称为变形的PID控制器。比如，积分分离PID控制器，变速PID控制器，微分先行PID控制器，抗饱和PID控制器，FuzzyPID控制器等形式。12PID控制器的传递函数如下：PID控制器的结构图如下：-控制对象PID控制器在控制系统中的应用：13比例部分：增加比例系数可加快系统的响应速度，减小稳态误差；但比例系数太大会影响系统的稳定性。积分

6、部分：积分时间常数越小，积分作用越强。积分控制作用可以消除系统的稳态误差；但积分作用太大，会使系统的稳定性下降。微分部分：微分时间常数越大，微分作用越强。微分作用能够反映误差信号的变化速度。变化速度越大，微分作用越强，从而有助于减小振荡，增加系统的稳定性。但是微分作用对高频误差信号（不管幅值大小）很敏感。如果系统存在高频小幅值的噪音，则它形成的微分作用可能会很大，这是不希望出现的。PID控制器每一部分对控制系统的作用：14第三节串联校正一、比例校正R(s)C(s)_kcGcG1降低增益k后：1、相对稳定性改善；2、穿越频率ωc降低，ts增大，系统快速性变差；3、稳态误差增大

7、，系统稳态精度降低。15二、比例-微分(PD)校正（相位超前校正）R(s)_GcC(s)G1PD校正后：1、相对稳定性提高；2、穿越频率增大，系统的快速性提高；3、系统的高频增益增大，易引入高频干扰；4、对稳态精度不产生直接影响。16三、比例-积分(PI)校正（相位滞后校正）PI校正后：1、低频段0型—〉I型，系统稳态性能提高；2、中频段，系统的相对稳定性变差；3、高频段，校正前后对系统的性能影响不大。R(s)_GcC(s)G117第三节反馈校正一、特点改变反馈所包围环节的动态结构和参数，消除所包围环节的参数波动对