第六章 系统的性能指标与校正[ppt][ppt].ppt

输出反馈的对数频率特性校正 例 3 要求kv=10 1、校算原系统 低频段 ω＝1，20lgk=0 转折频率 γ ＝580 令k=10则动态性能一定不满足 输出反馈的对数频率特性校正 2、选择校正装置 滞后校正装置 原则：转折频率低于 ωc 5~10倍，α满足低频增益要求 取 L(ω) ω 20lg10 0.01 0.1 输出反馈的对数频率特性校正 校正以后的系统 + － 校算 γ ＝520 ) ( L w w 1 0.1 20 40 -20 s / rad 10 -20 -40 -60 k =1 k =10 dB 0.01 -40 -20 输出反馈的对数频率特性校正 例 4 要求kv=180,γ=450,ωc=3.5 ω=1, 20lg180 = 45.1 输出反馈的对数频率特性校正 校正后系统的Bode 图 输出反馈的对数频率特性校正 选用滞后领先校正环节 －20 20 0.015 0.75 2 100 ω L(ω) rad/s dB 领先 滞后 领先 滞后 校正前 P校正 PD校正 PI校正 PID校正 §6.5 反馈校正 控制系统采用反馈校正后，除了能收到与串联校正同样效果外，还能消除系统的不可变部分中为反馈所包围的那部分环节的参数波动对系统性能的影响。 一、位置反馈校正 二、速度反馈校正 一、位置反馈校正 校正后系统型次未变，但时间常数T下降为T/(1+K1)，即惯性减弱，这导致过渡过程时间ts(=4T)缩短，响应速度加快；同时系统的增益K1由下降到K1/(1+K1) 。 例 滚齿机差动机构，是一种具有两个自由度的机构。 假设中心齿轮z1和转臂m为主动，中心齿轮z4为被动。 他们分别以xi(t), xm(t)和 xo(t)的转速转动。 （1）设转臂不动 （2）设中心齿轮z1不动 Xi(t)=0时，用反转法求得差动机构的传动比为2， 故反馈回路总的传动比为2p，即H(s)=2p。 （1）当机床调整好后，p是一常数，系统为位置反馈。 （2）调整p，便可获得不同的输入输出转速，满足滚刀 与工件相对运动的要求。 二、速度反馈校正 校正后系统型次未变，但时间常数由T下降为T/(1+Kα)，响应速度加快；同时系统的增益K1由下降到K/(1+Kα)。 例 §6.6 顺馈校正 （1）顺馈校正的特点是不依靠偏差而直接测量干扰，在干扰引起误差之前就对它进行近似补偿，及时消除干扰的影响。因此，对系统进行顺馈补偿的前提是干扰可以测出。 （2）当增加顺馈校正后，使G(s)=1，即Xo(s)=Xi(s)，所以E(s)=0。这称为全补偿的顺馈校正。 （3）当增加顺馈校正后，稳定性不受影响，因为系统的特征方程没变。这是因为顺馈补偿为开环补偿，其传递路线没有参加到原闭环回路中去。 例 液压仿形刀架 根据任意三角形的关系，触头运动速度为 Ⅰ型系统，在单位恒速输入时稳态偏差为 在vi恒速输入时稳态偏差为 采用顺馈校正后 为实现Gc(s)=s/K，只要将模板平移一段，即沿工件纵进给方向逆移L距离即可。 这等于输入量xi(t)导前一段时间Td，而成为xi(t+Td)。 校正前输入xi(t)，校正后输入xi(t+Td)，拉氏变换后得 生产实践证明，将靠模逆着刀架纵进给方向敲一敲，只要其量适当，就能提高仿形车削精度。也就是移动靠模，造成一个阶跃输入，从理论上讲，这相当于顺馈补偿。 Xo(s) Xi’(s) + + _ + G(s) Td s 输出反馈的对数频率特性校正 例 1 要求kv=20, γ ≥ 50 (kg ≥10dB) 解：调整k满足稳态性能，再加领先校正满足动态性能 1 设k = 20 低频段 ω＝1 20lg20=26, -20 转折频率 输出反馈的对数频率特性校正 求相角裕量 720 1 2 ωc -20 -40 输出反馈的对数频率特性校正 2 、对消法 注 输出反馈的对数频率特性校正 3、作图法 使 即 若要求γ ≥ 50，则校正装置应提供：Φm ≈ 500-200+50=350 (裕量) 输出反馈的对数频率特性校正 校正时，将ωm放置在新的ωc’ ，此时可最大提升频率特性 使 则 -20 -20 -40 2 6.3 ωc’(ωm) 5.7dB ωc=6.3 ωc’ -40 -5.7dB 则 输出反馈的对数频率特性校正 + － (校正环节) 校正后的系统： 输出反馈的对数频率特性校正 校正后系统的Bode图： 4、校算: 77.20 27.80 62.70 基本满足要求 β=10，T1=0.25，T2=1 滞后在先，超前在后。高频段和低频段均无衰减。 2 、采用Bode图进行相位滞后——超前校正 稳定性能指标：单位恒速输入时的稳态误差ess=0.1； 频域指标：相位裕度γ≥5