第七章控制系统的校正和综合精要.ppt

第七章 控制系统的综合与校正 性能分析：一个系统，元部件参数已定，分析它能达到什么指标，能否满足所要求的各项性能指标； 综合与校正：若系统不能全面地满足所要求的性能指标，就要考虑对原系统增加必要的元件或环节，使系统能够全面地满足所要求的各种性能指标。 分类： 1、时域性能指标 2、频域性能指标 3、综合性能指标 3、综合性能指标（误差准则） 1）误差积分性能指标(适用于 ，无超调情况） 例7-1 2、误差平方积分性能指标（适于 ，有超调） §7-2 系统的校正概述 校正装置在系统中的连接方式 顺馈校正 干扰补偿 串联校正 反馈校正 §7-3 串联校正 超前校正 滞后校正 滞后-超前校正 PID调节器 超前校正 1、RC超前网络 2、超前校正的作用 滞后校正 1、RC滞后网络 2、滞后校正的作用 滞后-超前校正 PID调节器 1、P调节器 2、I 调节器 3、D调节器 4、PI调节器 5、PD调节器 6、PID调节器 §7-4 反馈校正 反馈校正可以理解为现代控制理论中的状态反馈，在控制系统中得到广泛应用，常见的有被控量的速度、加速度反馈、执行机构的输出及其速度的反馈；以及复杂系统的中间变量反馈等。 从控制的观点来看，反馈校正比串联校正有其突出的特点： 一、能有效地改变被包围环节的动态结构和参数； 二、在一定条件下，反馈校正能完全取代被包围环节，可以大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响。 一、利用反馈校正改变局部结构和参数 1、比例反馈包围积分环节(改变系统的型次） 2、比例反馈包围惯性环节(改变系统时间常数） 3、微分反馈包围惯性环节 4、微分反馈包围振荡环节(增大阻尼比） 二、利用反馈校正取代局部结构 三、速度反馈和加速度反馈 §7-5 用频率法对控制系统进行综合与校正 用希望对数频率特性进行校正装置的设计 1、低频段 2、中频段 3、高频段 1）求校正前后相位裕度，校正前后系统稳定否？ 2）求校正装置的传递函数。设计相应的无源校正网络。 练习 P272 ： 7-3 7-10 - ╳ - 可以对偏差的变化趋势进行调节，及时避免出现大的偏差。相位裕量增加，幅值穿越频率增加，系统的快速性提高。但高频增益上升，抗干扰能力减弱。 相当于滞后校正 利用I调节消除残差， 利用P调节使系统稳定。 试分析PI控制器对改善给定系统稳定性能的作用。 解： 相当于超前校正 例3 - - ╳ ╳ 例4：对一个三阶对象模型，通过调整PID控制器的三个参数，分析不同参数下闭环系统的单位阶跃响应情况。 G=tf(1,[1,3,3,1]); p=0.1:0.5:2; for i=1:length(p); G=feedback(p(i)*G,1); step(G),hold on; end MATLAB程序： Kp增大，响应速度加快；超调量增大； 相对稳定性变差。 Kp=1;Td=1;Ti=0.5:0.2:1.2; G=tf(1,[1,3,3,1]); for i=1:length(Ti); Gc=tf(Kp*[Ti(i)*Td,Ti(i),1]/Ti(i),[1,0]); G1=feedback(G*Gc,1); step(G1),hold on; end; axis([0 20 0 1.6]) MATLAB程序： TI减小，积分作用增强，超调量增大； 系统的相对稳定性变差。 Kp=1;Ti=1;Td=0.1:0.5:2; G=tf(1,[1,3,3,1]); for i=1:length(Td); Gc=tf(Kp*[Ti*Td(i),Ti,1]/Ti,[1,0]); G1=feedback(G*Gc,1); step(G1),hold on; end; axis([0 20 0 1.6]) MATLAB程序： TD增大，微分作用增强，超调量增大； 经过一段时间后，响应速度增大。 由原来的积分环节变成惯性环节，降低了原系统的型次。系统的稳态精度降低了，但提高了系统的稳定性。 × - 结果仍为惯性环节，但时间常数减小了。反馈系数越大，时间常数越小，系统的动态响应越快。 × - 结果仍为惯性环节，但时间常数增大了。反馈系数越大，时间常数越大，系统的响应速度越慢，但平稳性得到改善。 × - 结果仍为振荡环节，但