机械工程控制基础 第六章.ppt

机械工程控制基础 叶春生，材料学院 csye@mail.hust.edu.cn Tel:027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 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 1 基本概念 2 超前校正参数的确定 超前校正及其特性 2 超前校正参数的确定 超前校正及其特性 2 超前校正参数的确定 超前校正及其特性 2 超前校正参数的确定 超前校正及其特性 2 超前校正参数的确定 超前校正参数的确定 2 超前校正参数的确定 超前校正参数的确定 2 超前校正参数的确定 超前校正参数的确定 2 超前校正参数的确定 超前校正参数的确定 2 超前校正参数的确定 超前校正参数的确定 2 超前校正参数的确定 超前校正参数的确定 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 迟后校正参数的确定 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 例 3 滞后校正参数的确定 例 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 3 滞后校正参数的确定 滞后校正环节分析 例2 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。 * * （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成了控制系统的基本部分，这些基本部分称为不可变部分（除放大器的增益可适当调整，其余参数均固定不便）。当由系统不可变部分组成的控制系统不能全面满足设计需求的性能指标时，在已选定的系统不可变部分基础上，还需要增加必要的元件，使重新组合起来的控制系统能全面满足设计要求的性能指标，这就是控制系统的综合与校正问题 控制系统的综合与校正问题，是在已知下列条件的基础上进行的，即 1 已知控制系统的不可变部分的特性与参数； 2 已知对控制系统提出的全部性能指标。 根据第一个条件初步确定一个切实可行的校正方案 ，并在此基础上根据第二个条件；利用本章将要介绍的理论和确定校正元件的参数。 控制系统的综合与校正问题与前面讲解的分析问题既有联系又有差异；分析问题，是在已知控制系统的结构形式与全部参数的基础上，求取系统的各项性能指标，以及这些性能指标与系统参数间的关系。而综合与校正问题，是在给定系统不可变部分的基础上，按系统应有的性能指标，寻求全面满足性能指标的校正方案，并合理确定校正元件的参数。因此，综合与校正问题不像分析问题那么简单，也就是说，能全面满足性能指标的控制系统并不是唯一的。 （2）校正装置可以串联在前向通道之中，形成串联校正，也可以接在系统的局部反馈通道之中，形成并联校正或反馈校正，如下图所示。 串联校正装置通常由一些无源或有源网络组成。它结构简单，价格低廉，易于实现，但它无法减弱系统固有部分参数变化对系统性能的不良影响。反馈校正通常是在系统中加入速度或加速度反馈。反馈校正除改善系统特性外，还能削弱系统非线性特性的影响，减弱或消除系统固有部分参数变化对系统性能的影响，抑制噪声的干扰。 无源串联校正，往往需要附加放大器用来提高增益以补偿串联校正过程中引起的幅值衰减； 有源串联校正，由于在其元件中含有放大器，因此上述补偿问题可在有源校正电路中自行解决，而不必增加额外的附加放大器。 （3）稳态性能、稳定性、动态性能 稳态性能（稳态误差）与开环增益及系统型 别的关系； 稳定性（相对稳