自动控制原理第六章控制系统的校正课件.ppt

第六章 控制系统的校正 第一节 控制系统校正的概念 改善性能的途径：调整参数、增加校整环节. 一、 受控对象?控制装置和受控对象二者同时设计最为合理。但在大多数 情况下，先给定受控对象，后进行系统设计。? 对受控对象充分了解：控制、测量、调整、干扰、数学 模型、性能要求等等。 第一节 控制系统校正的概念 二、性能指标?由使用单位提出，有所侧重，不能脱离实际。 三、系统的校正与理论设计 校正——给系统附加一些具有某种典型环节特性的电网络、模拟运 算部件及测量装置等，靠这些环节的配置来有效的改善整个系统的控制 性能。 校正元件按在系统中的连接方式，可分为：串联校正、反馈校正、 前置校正和抗干扰补偿。 第二节 串联校正 二、滞后校正 RC滞后网络 G(S) = Eo(S) / Ei(S)??? = (TS + 1) / (βTS + 1) 其中：T = R2C β= ( R1+ R2 ) / R2 ＞1 负相移：网络在正弦信号作用下的稳态 输出电压在相位上滞后于输入。 三、滞后-超前校正 综合超前校正、滞后校正 的优点，全面提高系统的控 制性能。 第三节 反馈校正 ????反馈校正可以等效地改变被包围环节的动态结构和参 数，在一定条件下甚至能完全取代被包围环节。 一、利用反馈校正改变局部结构和参数 ? 1． 比例反馈包围积分环节 G(S) = (K/S)/(1 + KKH/S) = (1/KH)/(S/KKH + 1) 由原来的积分性质转变为惯性环节。 降低了稳态精度： I型变成0型. 提高了稳定性： 原：GB(S) = K/S 临界稳定 现：GB(S) = K/(TS + 1) 稳定? 一、利用反馈校正改变局部结构和参数 2．比例反馈包围惯性环节 G(S) = K/(TS+1) / [ 1+ KKH/(TS+1)]?????= [K/(1+KKH)] / { [TS/(1+KKH)] + 1} ???结果仍为惯性环节。 ???时间常数减小，快速性变好。 一、利用反馈校正改变局部结构和参数 3． 微分反馈包围惯性环节 ???? G(S) = K/(TS+1) / [1 + KKtS/(TS+1)]????? = K / [(T+ KKt)S + 1] ??? 结果仍为惯性环节。 ????时间常数变大。 一、利用反馈校正改变局部结构和参数 4． 微分反馈包围振荡环节 ?? ?G(S) = K / [T2S2 + (2ζT + KKt)S + 1] 结果仍为振荡环节。 阻尼比ζ增大，超调量减小，调节时间减小。 二、利用反馈校正取代局部结构 G(S) = G1(S) / [1+ G1(S)H(S)] G(jw) = G1(jw) / [1+ G1(jw)H(jw)] 在某一频率范围内，选择参数，使︱G1(jw)H(jw)︱＞＞1 则：G(jw)≈ 1 / H(jw) G(S)≈ 1 / H(S) G(S)与被包围环节G1(S)全然无关。以1 / H(S)取代G1(S)。 第四节 前置校正 主要解决稳定性与稳态精度，抗干扰与跟踪这两对矛盾。 一、 稳定与精度 提高稳态精度——增加积分环节数目，加大开环增益——稳定性下降。 提高稳定性——减小积分环节数目，减小开环增益——稳态精度下降。 在回路内解决稳定与精度这对矛盾很困难。 采用前置校正可以用较少的积分环节，较小的开环增益，得到较高的 稳态精度。 前置校正定理 设控制系统的闭环传递函数为： ????????? b0Sm + b1Sm-1 +…+ bjSl + bj+1Sl-1 +…+ bmGB(S) = ---------------------------------------????????? Sn + a1Sn-1 +…+ aiSl + ai+1Sl-1 +…+ an 则系统被控量 C(t) 对给定输入 r(t) 为L型无差的条件为： GB(S)中分子，分母后L项构成的多项式恒等。既：  bj+1Sl-1 +…+ bm = ai+1Sl-1 +…+ an 或：bj+1 = ai+1  ??…???? bm = an 前置校正定理的证明 设系统的误差为：e(t) = r(t) – c(t) 则有：E(S) = R(S) – C(S) = R(S) - GB(S)R(S)