机械工程控制基础 第6章.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * P I控制器方框图 + - X(s) B(s) Y(s) t 1 0 m(t) 0 t PI控制器的输入与输出信号 + - X(s) M(s) Y(s) 含PI控制器的I型系统方框图 PID控制器方框图 + - R(s) C(s) M(s) 1、超前串联校正环节的加入使原系统的如下参数中的那些发生变化？如何变化？定性的给出分析。 2、根据上述问题的分析，请你总结一下什么时候用超前校正比较适合，并给出具体的步骤？ 3、超前校正有什么优点，有什么缺点？为什么？请给出定性的分析。 问题 增大，因为是超前校正； 增大； 增大，因为是近似PD控制，微分作用的加入使系统抗干扰能力显著增强 增大，分析 增大 问题解答 2、根据上述问题的分析，请你总结一下什么时候用超前校正比较适合？ 要求校正系统的剪切频率应大于未校正系统的剪切频率 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 串联迟后校正不影响系统的相对稳定性的条件是在根轨迹图上通过校正前后系统的相轨迹不发生明显的变化，因而闭环主导极点的位置不发生明显改变来保证的。 在这种情况下，校正前后闭环主导极点对应的增益系数如何变化，增大、还是减小？ 1．闭环主导极点 在闭环极点中，一些极点靠近虚轴，而它们附近又没有闭环零点。这些极点对系统阶跃响应起主导作用，因为这些极点对应瞬态响应中衰减较慢的项。这些对瞬态特性具有主导作用的闭环极点，称为闭环主导极点。 2．闭环偶极子 相距很近的一对极点与零点，其对系统动态性能的影响可忽略不计，把这一对零极点称为偶极子。经验表明，一对零极点的距离是至其它极点或零点距离的十分之一以下，则这对零极点便可称为偶极子，其对系统瞬态响应的影响可忽略不计。 这一结果说明：在保持系统动态性能基本不变的前提下，有近似PI控制器实现的迟后校 正可将系统开环增益提高 倍。 概括起来讲，主要内容是：一个定义，一张图，五个公式，一个流程。 一个定义是指迟后校正的定义：在控制系统中，当具有相位迟后特性的PI控制器作为对系统特性进行校正的一种装置时，这种校正形式称为迟后校正。 一张图是指近似 PI 控制器的波特图： 五个公式是指 （PI控制器） （近似PI控制器） 例 设某控制系统不可变部分的开环传递函数为 要求系统具有如下性能指标： （1）系统型别 ； （2）开环增益 ； （3）相角裕度 ； （4）剪切频率 。 试应用频率响应法确定由近似PI控制器实现的串联迟后校正参数。 （1）迟后校正主要用来校正系统的低频段，用来增大未校正系统的开环增益，以便提高系统的稳态控制精度。而超前校正主要在于改变未校正系统中频段的形状，以便提高系统的动态特性。 （2）迟后与超前组合校正。迟后校正部分和超前校正部分既发挥了各自的长处又用对方的长处弥补了自己的短处。如超前校正部分可以提高系统的快速性，恰好可弥补滞后校正部分使系统反应速度降低的不利影响。 * * * * * * * * dB 0 图(b) + - 图(a) + - 图(a) 超前校正参数的分析 dB 0 +20dB/dec dB 20lga 0 1/aT 1/T 10lga 0 0.01 0.1 1.0 10 a=30 3 10 5 a a -5 -20 -42.7 -5.72 -4.73 -4.65 图26 基本控制规律分析 + - X(s) B(s) Y(s) P控制器方框图 0型系统 I型系统 II型系统 + - X(s) B(s) Y(s) PD控制器方框图 T t y(t) 单位斜坡响应 + - X(s) B(s) Y(s) + - X(s) B(s) Y(s) + - X(s) B(s) Y(s) Y(s) + - X(s) 材料学院 华中科技大学材料学院 机械工程控制基础 主讲教师：叶春生 csye@mail.hust.edu.cn Tel:027华中科技大学材料学院 机械工程控制基础 第一章 自动控制的一般概念 第二章 控制系统的数学模型 第三章 控制系统的时域分析法 第四章 频域分析法 第五章 控制系统的稳定性 第六章 控制系统的综合与校正 第六章 控制系统的综合与校正 1 基本概念 2 超前校正参数的确定 3 滞后校正参数的确定 4 滞后－超前校正参数的确定 5 用希望对数频率特性确定校正参数 6 反馈校正参数的确定 1 基本概念 （1） 当确定了被控对象后，根据技术指标来确定控制方案，进而选择传感器、放大器和执行机构等就构