自动控制理论_21利用闭环频率特性分析系统的性能.ppt

5-5 利用闭环频率特性分析系统的性能 5－6 开环频率特性与系统阶跃响应的关系 一、低频段 低频段通常是指 的渐近曲线在第一个转折频率以前的区段，这一段的特性完全由积分环节和开环增益决定。 二、中频段 中频段特性集中反映了系统的平稳性和快速性。 三、高频段 第六章 控制系统的与校正 6－1 系统校正设计基础 复数域指标 是以系统的闭环极点在  复平面上的分布区域来定义的 6－2 串联校正 最大超前角 例6－1 由于校正环节的相位滞后主要发生在低频段，故对中频段的相频特性曲线几乎无影响。 例6-3 三、滞后－超前校正 传递函数中前一部分为相位超前校正，后一部分为相位滞后校正。对应的伯德图如图所示。由图看出不同频段内呈现的滞后、超前作用。 1、比例微分（PD）校正 2、比例－积分（PI）校正 3、比例积分微分(PID)校正 6－3 串联校正的理论设计方法 一、串联校正的频率域方法 (1)设计原理 例1 给定系统结构图如图所示。 解: 预习 PI校正的传递函数为 作用相当于滞后校正。 PID控制是比例、积分、微分三种控制作用的叠加，又称为比例-微分-积分校正，其传递函数可表示为 其作用相应于滞后—超前校正。 PID控制具有以下优点： (1) 原理简单，使用方便； (2) 适应性强, 按PID控制规律进行工作的控制器早已商品化。目前必威体育精装版式的过程控制计算机是PID校正的典型，其基本控制功能也仍然是PID控制； (3) 鲁棒性强，控制品质对被控制对象特性的变化不大敏感。 *低频段增益充分大，以保证稳态精度要求； *中频段对数幅频特性斜率为－20dB/dec，并占据充分的带宽，以保证相角裕度； *高频段增益尽快减小，以削弱噪声影响。 G c (s) + - R(s) C(s) G (s) E(s) H (s) 1、串联超前校正 G(s)H(s)是待校正系统，Gc(s)为超前校正网络，校正后的开环传递函数记为G(s)·Gc(s) H(s) 对数幅频特性： ④ 验算已校正系统的相角裕度。 (2)设计方法 ： ① 根据稳态误差要求，确定开环增益K 。 ② 根据已知量绘出原系统的对数幅频特性曲线，计算原系统 的相角裕度 γ 和截止频率 ③ 根据校正后新截止频率ωc的要求,计算超前网络参数a和T 。 关键：取 ,由 求得a, 再由 确定T值。 设计 和 K， 使得系统在 r(t)=t作用下稳态误差≤0.01 ，相稳定裕度≥ ,截止频率 * 一阶系统 闭环频率特性 (1) 零频值 对二阶欠阻尼系统 (3) 带宽频率 下降到0.707 对应的频率值 谐振频率 谐振峰值 (2) r w 解.依题意，当 时 要求 例 一台心率仪的闭环传函为 ，要求在5Hz以内时仪器的振幅误差不大于被测信号的10%，试确定仪器应有的带宽。 系统开环对数幅频在高频段的幅值，直接反映了系统对输入高频干扰信号的抑制能力。高频特性的分贝值越低，系统抗干扰能力越强。 三个频段的划分并没有严格的确定准则，但是三频段的概念，为直接运用开环特性判别闭环系统的动态性能指出了原则和方向。 提出技术指标 确定控制方案 具体进行设计 实验室原理性实验 鉴定样机 时域： 一、性能指标 调节时间 上升时间 无差度 稳态误差和开环增益等。 超调量 σ% 常用频域指标: 模稳定裕度: h 峰值 : 峰值频率: 带宽: 相角裕度: 截止频率: 振荡度：φ 衰减度：η 二、几种校正方式 校正：给系统加入一些具有某种典型环节特性的电网络、模拟运算部件以及测量装置等，靠这些环节的配置来有效地改善整个系统的控制性能，借以达到所要求的性能指标。这一加入的部件或装置通常称为校正元件或校正装置。 按照系统中校正装置的连接方式，可分为串联校正、反馈校正、前馈（前置）校正、复合校正四种。 校正方式： 串联校正和反馈校正 (1)串联校正和反馈校正 前馈（前置）校正 (2)前馈（前置）校正 (3)复合校正 复合校正 根据校正装置的内特性，校正装置又可分为超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。 (1) 超前校正装置