《系统的设计与校正问题》.ppt

上海大学 自动化系 邹斌 第六章 线性系统的校正方法 Logo 上海大学 自动化系 邹斌 第六章 线性系统的校正方法 单击此处编辑母版标题样式 上海大学 自动化系 邹斌 第六章 线性系统的校正方法 单击此处编辑母版标题样式 上海大学 自动化系 邹斌 第六章 线性系统的校正方法 单击此处编辑母版标题样式 系统的设计与校正问题 邹斌 上海大学 自动化系 地 址:上海市延长路149号 邮政编码：200072 电子邮件: ZouBin@shu.edu.cn 电 话: 第六章 线性系统的校正方法 校正的含义 校正的目的：设计控制器使系统满足给定的性能 不可变部分 性能如何描述？ 控制器的设计：传递函数的结构与参数 选择 校正的任务 根据被控对象以及控制要求，选择适当的控制器及控制规律设计一个满足给定性能指标的控制系统。 校正(补偿)：通过改变系统结构，或在系统中增加附加装置或元件对已有的系统（固有部分）进行再设计使之满足性能要求。 控制系统的设计本质上是寻找合适的校正装置 (校正装置) 校正方式 串联校正 并联校正（反馈校正） 复合（前馈、顺馈）校正 控制系统的性能指标 稳定性 代数判据 频率判据 动态性能 调节时间 超调量 稳态性能 稳态误差 误差系数 截止频率 谐振频率 相稳定裕度 幅稳定裕度 谐振峰值 稳态误差与误差系数有什么差别？ 常用校正装置及特点 校正装置 无源校正装置 有源校正装置 无相移校正装置 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 无相移校正装置 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 超前校正 1、传递函数 2、实现形式 超前校正的特点 整个系统的开环增益下降 α 倍。?为满足稳态精度的要 求，必须提高放大器的增益予以补偿。 在整个频率范围内都产生相位超前。 转角频率1/T，?/T的几何中点 α ? ? ?m ? α=20时， ?m?65° 高通滤波特性， α 值过大对抑制系统高频噪声不利。 相位超前?? 系统带宽? 动态性能? 噪声? 为保持较高的系统信噪比，通常选择α＝10(此时?m=55°)。 最大超前角 超前校正的特点 使中频段斜率减小 在1/T 和?/T间引入相位超前 校正前 校正后 校正装置 稳态性能不变 动态性能变好 超前校正的特点 滞后校正 1、传递函数 2、实现形式 滞后校正 在整个频率范围内相位都 滞后，?相位滞后校正。 转角频率1/?T，1/T的几何中点。 开环对数频率特性的中高频部分?增益交界频率? 稳定裕量? 串联校正时 开环对数频率特性的低频部分?稳态精度? 滞后校正特点 α越大，相位滞后越严重。 应尽量使产生最大滞后相角的频率ωm远离校正后系统的幅值穿越频率ωc，否则会对系统的动态性能产生不利影响。常取 对于稳定的系统 提高稳态准确度，1/T 和1/?T 向左远离?c，使?c附 近的相位不受滞后环节的影响。 对于不稳定的系统 增益降低使得?c减小。 滞后校正装置实质上是 一个低通滤波器，它对低 频信号基本上无衰减作用,但能削弱高频噪声， α越大，抑制噪声能力越强。通常选α = 10左右。 校正后 校正装置 校正前 滞后—超前校正 1、传递函数 2、实现形式 滞后-超前校正 PID与滞后超前 PID校正 滞后-超前校正 滞后超前Bode图 前半段是相位滞后部分,由于具有使增益衰减的作用，所以允许在低频段提高增益，以改善系统的稳态性能。 后半段是相位超前部分,可以提高系统的相位裕量,加大幅值穿越频率，改善系统的动态性能。 滞后-超前校正 开环传递函数 超前校正 超前校正使得校正后的系统的截止频率为超前校正的最大超前角处，充分利用超前角提高相稳定裕度 上海大学 自动化系 邹斌 第六章 线性系统的校正方法 Logo 上海大学 自动化系 邹斌 第六章 线性系统的校正方法 单击此处编辑母版标题样式 上海大学 自动化系 邹斌 第六章 线性系统的校正方法 单击此处编辑母版标题样式 上海大学 自动化系 邹斌 第六章 线性系统的校正方法 单击此处编辑母版标题样式