自动控制系统的设计与校正.ppt

2．当系统中有噪声时，系统带宽将会影响到系统的性能，这种场合采用反馈或复合校正会更好。 3．工程上常用的校正方法是二阶、三阶最优模型综合校正法，这种方法的突出特点是不需要进行繁琐的作图和计算，而是根据其最优模型条件求取校正网络的参数，便于工程实现。 (4) 配置零点。该零点频率一般比预期交接频率小10倍频程; (5) 根据?c?和定原系统对数幅频特性曲线，确定增益衰减； (6)在?c?处，滞后校正网络产生的增益衰减为?20lg? 。由此确定?值； (7) 计算极点?p=1/?? = ?z/?； (8) 验证结果。如不满足要求，重新进行步骤 (3)～(8)。 由于超前校正和滞后校正各有优点，有时会把超前校正和滞后校正综合起来应用，这种校正网络称为滞后?超前校正网络。 滞后?超前校正网络的伯德图 工程上常用的校正方法通常是把一个高阶系统近似地简化成低阶系统，并从中找出少数典型系统作为工程设计的基础，通常选用二阶、三阶典型系统作为预期典型系统。只要掌握典型系统与性能指标之间的关系，根据设计要求，就可以设计系统参数，进而把工程实践确认的参数推荐为“工程最佳参数”，相应的性能确定为典型系统的性能指标。根据典型系统选择控制器形式和工程最佳参数，据此进行系统电路参数计算。 6.5 常用的串联校正方法 闭环传递函数为 典型二阶系统开环传递函数为 一、二阶典型系统 1.二阶典型系统的最优模型 条件： 得到最优模型的校正条件为 代入 最优模型的性能指标为： 2. 二阶最优模型的综合校正方法 (1) 系统固有部分特性是一惯性环节： 按二阶典型系统应串入积分控制器 即 则 式中 应满足最优条件 即 因此 (2) 系统固有部分是两个串联的惯性环节 使其化成二阶典型系统，则需采用PI控制器 选参数时把时间常数大的环节消去，即 因此 根据最优条件： 即 则得 (3) 系统固有部分由一个大时间常数的惯性环节和若干个小时间常数的惯性环节串联组成： 式中 把小时间常数的惯性环节合并成一个“等效”的惯性环节，即 则 (1) (3) 系统固有部分为典型二阶系统, 但不符合最优条件，遇到这种情况要根据要求的性能指标来具体的进行校正。 ①如T1满足快速性的要求(ts=4.2T1)稳态精度不作要求时，只要调整K1使之符合最优条件即可。 即 ②若此时T1满足要求，而K1不符合要求(即稳态精度不满足指标)，首先使K1增大到K使之符合指标要求。 因此 根据最优条件： K1为已知，Kc为增大的倍数，即根据指标决定的数据，亦为已知，则K=K1Kc为已知，所以T即可求出。 ③如T1不满足要求，K1亦不满足要求，首先应使T1满足指标要求，然后在使K1符合要求即可；或者先满足 K1再满足T1，这要根据具体情况而定。 注意: 一定要使各项指标都满足要求。 (5) 系统固有部分传递函数: 式中 T3亦可以是许多小时间常数的等效时间常数，此时，应采用PID控制器： 令 则 二、三阶典型系统校正法 典型三阶系统模型的开环传递函数为 开环伯德图为 定义 为中频段宽度 1. 具有最佳频比的典型三阶系统 最佳频比:当系统参数满足以下两式时，所对应的闭环Mr值最小。 具有最佳频比的典型三阶模型为 由 得到 考虑到参考输入和扰动输入两方面的性能指标，通常取中频宽度h=5。 (1)若未校正系统传递函数为 可采用PI控制器 参数设定为 (2)若未校正系统传递函数为 可采用PID控制器 参数设定为 2．具有最大相角裕度的典型三阶系统 典型三阶系统的相角裕度为 典型三阶系统的开环传递函数为 调整K0，即改变?c使?取得最大值。设当?c= ?0 ， ? 取最大值。 由? 对?c的导数等于0，得 具有最大相角裕度的典型三阶系统为 一般取h=4，T1=4T2， 。 6.6 反馈校正 一、比例负反馈可以减弱被反馈包围部分的惯性，从而扩展其频带 比例负反馈包围惯性环节，其闭环传递函数为0284 二、速度反馈包围振荡环节，可增加环节的阻尼，有效的减弱阻尼环节的不利影响 系统的闭环传递函数为 三、反馈校正可以减弱参数变化对系统性能的影响 比较有反馈和无反馈时系统输出对参数变化的敏感程度: 对于开环系统 即 对于负反馈包围的局部系统 一般情况下，|G0(s)|?|?G(s)|，于是近似有： 四、负反馈校正取代局部结构，消除系统不可变部分中不希望有的特性 所示局部回路的传递函数 频率特性： 如果在常用的频段内选取： 则在此频段内： 6.7 复合校正 一、附加顺馈补偿的复合校正 如果实现全补偿 ，那么 可以解出Gc(s)得 二、附加干扰补偿的复合校正