自动控制理论控制系统的校正.ppt
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1、第第6 6章章 控制系统的校正控制系统的校正6-1 6-1 引言引言6-2 6-2 串联超前校正串联超前校正6-3 6-3 串联滞后校正串联滞后校正6-4 6-4 滞后超前校正和滞后超前校正和PIDPID校正校正6-5 6-5 反馈校正反馈校正6-6 6-6 复合校正复合校正6-1 6-1 引言引言1 1、系统校正、系统校正被控对象确定后,根据要求的控制目标控制目标,对控制器的进行设计的过程叫作系统校正。RYcG对象2 2、控制目标、控制目标性能指标性能指标4 4、用什么校正?、用什么校正?校正装置校正装置为了改善系统性能,引入的为了改善系统性能,引入的附加装置叫作校正装置,也叫补偿器;附加装
2、置叫作校正装置,也叫补偿器;校正装置可以是电气的、机械的、气动的、校正装置可以是电气的、机械的、气动的、液压的或其他形式的元件组成;液压的或其他形式的元件组成;电气的校正装置分为有源的和无源的两种,电气的校正装置分为有源的和无源的两种,应用无源的校正装置时,要考虑负载效应。应用无源的校正装置时,要考虑负载效应。3 3、为什么校正?、为什么校正?闭环系统有自动控制功能,在一定范围内可以通过调节增益改变系统性能,但有时不能满足要求。5 5、一般有哪些校正方法?、一般有哪些校正方法?反馈校正反馈校正RY)(sH)(1sG)(2sG)(csG串联校正串联校正RY)(csG sG0 sH按扰动前馈补偿的
3、复合控制 R s Y s E so()G s R s Y s E sn()G s N so()G sr()G sc()G sc()G s按参考输入前馈补偿的复合控制 6 6、方案选择、方案选择 技术性能、经济指标、可靠性等方面进技术性能、经济指标、可靠性等方面进行全面比较,权衡利弊,得到方案。行全面比较,权衡利弊,得到方案。提出合适的性能指标,选择测量元件、提出合适的性能指标,选择测量元件、执行元件、放大器等。执行元件、放大器等。系统开环频率特性与系统性能指标密切相关,一般系统开环频率特性与系统性能指标密切相关,一般可以将校正问题归纳为三类:可以将校正问题归纳为三类:1 1、如果系统稳定且有较
4、满意的暂态响应,但稳态、如果系统稳定且有较满意的暂态响应,但稳态 误差太大,这就必须增加低频段的增益来减小误差太大,这就必须增加低频段的增益来减小 稳态误差,同时保持中、高频特性不变;稳态误差,同时保持中、高频特性不变;2 2、如系统稳定且有较满意的误差,但其动态性能、如系统稳定且有较满意的误差,但其动态性能 较差,则应改变系统的中频段和高频段,以改较差,则应改变系统的中频段和高频段,以改 变系统的截止频率和相角裕度;变系统的截止频率和相角裕度;3 3、如果一个系统的稳态和动态性能均不能令人满、如果一个系统的稳态和动态性能均不能令人满 意,就必须增加低频增益,并改变中频段和高意,就必须增加低频
5、增益,并改变中频段和高 频段。频段。对应上面三种情况的BODE图:c)低中高频段均改变 L b)改变高频段 L a)改变低频段 L 6-2 6-2 串联超前校正串联超前校正 无源超前校正网络无源超前校正网络 1R2RoEiEC其中其中,1212122,1R R CRRTRRR oci1 11EsTsGsE sTs cc11TsGsGsTs 1 1、超前校正网络:、超前校正网络:传递函数:传递函数:2 2、超前校正环节的频率特性、超前校正环节的频率特性 ,Llg20decdB20221T11T12m00lg10mm超前网络 bode图对数频率特性为对数频率特性为 :c221(j)acrtan1T
6、G Tm1Tm1arcsin1 m111lglglg2TT3 3、超前网络的作用、超前网络的作用 ,L02040108.23142211221001000404020404320例例1 1:设单位反馈控制系统的开环传递函数设单位反馈控制系统的开环传递函数为:为:要求系统的稳态误差为要求系统的稳态误差为 ,相角裕,相角裕度度 ,幅值裕度,幅值裕度 ,试确定,试确定 该系统的校正装置。该系统的校正装置。解:解:按要求确定按要求确定K K值:值:()(10.1)kKGsss 1100sKv55dBKg10lg20100)1.01(lim)(lim00KssKsssGKssv20409018000)(
7、L)(1510画出未校正系统BODE图相角裕度 15测量可得原系统的相角裕度测量可得原系统的相角裕度 ,所以远,所以远远小于要求值,说明在远小于要求值,说明在 时系统会产生时系统会产生剧烈的振荡,为此需要增加剧烈的振荡,为此需要增加 的超前角。的超前角。15 100K40注意:注意:超前校正环节不仅改变了超前校正环节不仅改变了BODEBODE图的图的相角曲线,而且改变了幅值曲线,使幅值相角曲线,而且改变了幅值曲线,使幅值穿越频率提高,在新的幅值穿越频率上,穿越频率提高,在新的幅值穿越频率上,原系统的滞后相角就会增大,这就要求超原系统的滞后相角就会增大,这就要求超前校正装置产生的相角要相应的增大
8、,为前校正装置产生的相角要相应的增大,为此设计超前相角由增大到此设计超前相角由增大到 。45原系统BODE图中-7.78对的频率为5520409018000)(L)(151055cdB78.7 ,L02040108.2314210010004040204020 ,L02040108.2314221001000404020404320 超前校正装置对系统性能有如下影响:超前校正装置对系统性能有如下影响:1 1、减少了开环频率特性在幅值穿越频率上的负、减少了开环频率特性在幅值穿越频率上的负斜率,提高了系统的稳定性;斜率,提高了系统的稳定性;2 2、减小了阶跃响应的超调量;、减小了阶跃响应的超调量;
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