控制系统的校正第14讲.ppt

请看下页 第14讲 ?采用无源滞后网络进行串联校正时，主要利用其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。 滞后网络如何提高系统的相角裕度呢？ 在设计中力求避免最大滞后角发生在已校系统开环截止频率 附近。选择滞后网络参数时，通常使网络的交接频率 远小于 一般取 此时，滞后网络在 处产生的相角滞后按下式确定 将 代入上式 b与 和20lgb的关系如图6-13所示。 (6-20) (6-21) 图6-13 b与 和20lgb的关系 b 0.01 0.1 1 20lgb dB 3.无源滞后-超前网络 图6-14 无源滞后-超前网络 传递函数为： 式中 式(6-32)表示为： (6-22) 图6-15 无源滞后-超前网络频率特性 (6-23) 求相角为零时的角频率 ? ? (6-24) 的频段，校正网络具有相位滞后特性 的频段，校正网络具有相位超前特性。 当 * * * * 系统的设计与校正问题 常用校正装置及其特性 串联校正 控制系统的校正 一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大部分组成。当被控对象确定后，对控制系统的设计，实际上就归结为对控制器的设计，这项工作称为：对控制系统的校正。 第六章 控制系统的校正 前面几章讨论了分析控制系统性能的几种基本方法。掌握了这些基本方法，就可以对控制系统进行定性分析和定量计算。 本章讨论另一命题，即如何根据系统预先给定的性能指标，去设计一个能满足性能要求的控制系统。 Design and Compensation Techniques 在设计过程中，既要有理论知识，也要重视实践经验，往往还要配合许多局部和整体的试验。 所谓校正：就是在系统中加入一些其参数可根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。 工程中常用的校正方法，串联校正、反馈校正和复合校 正。 校 正 方 式 串联校正 反馈校正 校正装置 校正装置 前馈校正 复合校正 (b)前馈校正（对扰动的补偿） (a)前馈校正（对给定值处理） 目前，工业技术界多习惯采用频率法，对系统进行分析和设计。对于时域指标可通过换算得知。 6.1 系统的设计与校正问题 6.1.1 控制系统的性能指标 时域指标 稳态: 型别、静态误差系数等 动态: 超调、调整时间等 频域指标 开环频率、谐振峰值、谐振频率 增益穿越频率、幅值裕度和相位裕度 二阶系统频域指标与时域指标的关系 谐振频率 带宽频率 剪切频率 相位（角）裕度 谐振峰值 超调量 调节时间 谐振峰值 超调量 调节时间 (2)高阶系统频域指标与时域指标的关系 既能以所需要的精度跟踪输入信号，又具有比较好的抑制噪声能力。在控制系统的实际运行中，输入信号一般是低频信号，噪声信号一般是高频信号。 6.1.2系统带宽的选择 频带宽度是系统的一项重要指标。 如果输入信号的带宽为 则 请看系统带宽的选择的示意图 选择要求： 图6-1 系统带宽的选择 噪声 输入信号 6.1.4 基本控制规律 （1）比例（P）控制规律 (6-1) (a)P控制器 (b) PD控制器 （2）比例-微分（PD）控制规律 (6-2) 提高系统开环增益，减小系统稳态误差，但会降低系统的相对稳定性。 PD控制规律中的微分控制规律能反映输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性。在串联校正时，使系统增加一个 的开环零点，使系统的相角裕度提高，因此有助于系统动态性能的改善，具有预见性。 具有积分（I）控制规律的控制器，称为I控制器。 (6-3) 输出信号 与其输入信号的积分成比例。 为可调比例系数 消失后，输出信号 有可能是一个不为零的常量。 不宜采用单一的I控制器 （3）积分（I）控制规律 (c)I控制器 当 在串联校正中，采用I控制器可以提高系统的型别（无差度），有利提高系统稳态性能。 但积分控制增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生 的相角滞后，对系统的稳定性不利。 具有比例-积分控制规律的控制器，称为PI控制器。 (d)PI控制器 输出信号 同时与其输入信号及输入信号的积分成比例。 为可调比例系数 在串联校正中，PI控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的极点和开环零点。开环极点，提高系统的类型，减小稳态误差；开环零点，提高系统的阻尼程度，缓和PI对系统产生的不利影响。 （4）比例-积分（PI）控制规律 (6-4) 为可调积分时间系数 PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。 （5）比例（PID）控制规律 具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称为PID控制器。 (6-5) (6-6) 如果