合肥工业大学自动控制理论课件6-4概要.ppt

6.7 反馈校正 6.7.2 反馈校正的频域综合法 6.8 复合校正 6.8.1 复合校正的概念 6.8.2 按扰动补偿的复合控制系统 6.8.3 按输入补偿的复合控制系统 6.9 延迟系统的校正（简介） 本章小结 改善控制系统的性能，除了采用串联校正方案外，反馈校正也是广泛采用的校正方式之一。 6.7.1 反馈校正的作用 用反馈校正装置包围待校正系统中对动态性能改善有重大妨碍作用的某些环节，形成一个局部反馈回路。适当选择校正装置的形式和参数，可使局部反馈回路的等效传递函数性能比被包围环节的性能大为改善。 - R C - R1 G(s) 1. 利用反馈校正取代局部结构 如果在对系统动态性能起主要影响的频率范围内，有 则 即可以用 取代G2(s) 。 2．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 积分环节经局部反馈成为惯性环节，意味着降低了系统的型别，这样虽然会使系统跟随一些典型输入信号时的稳态精度降低，但有可能改变原系统存在的结构不稳定。 （2）比例反馈包围惯性环节 可见，该反馈校正可以等效为串联超前校正，实现起来更简单。 （3）微分反馈包围惯性环节 仍为一惯性环节，时间常数增大，但增益不受影响。利用局部反馈可以使原系统中各环节的时间常数拉开距离，从而改善系统的相对稳定性。 校正后仍为惯性环节，但减小了时间常数和增益。 （4）微分反馈包围振荡环节 从上面的几种情况可以总结出：反馈校正环节是比例系数，校正结果是改变被包围环节传递函数分母多项式的常数项；反馈校正环节是s的一次项，校正结果是改变被包围环节传递函数分母多项式的s项系数；依次类推，其作用是改变系统开环极点分布。 校正后仍为振荡环节，但等效阻尼比可显著增大，系统超调量减小。 该反馈校正可等效为串联滞后校正。 G1(s) G2(s) - R C Gc(s) - G3(s) 未校正系统的开环传递函数为 校正后系统的开环传递函数为 基本思想：根据希望的开环频率特性，求局部反馈校正装置。 求得近似的 。由于 是已知的，因此可以求得反馈校正装置 。 在系统主要的校正频率范围内，使 ，就有 将由希望的频率特性确定。因此可由 在 的频率范围内，有 频域综合法反馈校正设计步骤如下： （3）按照 绘制曲线，确定传递函数 ； （4）检验局部反馈回路的稳定性，并检查希望的开环截止频率附近， 的程度是否满足要求； （6）检验校正后系统的性能指标； （7）考虑 的物理实现。 （1）按稳态性能指标要求，确定开环增益，然后绘制未校正系统的开环对数幅频特性曲线 ； （2）根据给定性能指标要求，绘制希望的开环对数幅频特性曲线 （5）由 求出 ； G1(s) G2(s) - R C Gc(s) - G3(s) 在6000以内可调。要求系统满足性能指标：静态速度误差系数 超调量 ，调节时间 。试设计反馈校正装置Gc(s)。 解： 未校正系统开环传递函数为 例6-12 系统结构如图 绘制 曲线。 （1）根据稳态性能要求确定开环增益和增益K1 对数曲线 （2）绘制希望的开环对数幅频特性 中频段：将超调量和调节时间转换为相应的频域指标，并且取 使得 过 作-20dB/dec斜率直线 ，为使校正装置简单，取 低频段：Ⅰ型系统，与 的低频段重合。过 作斜率为-40dB/dec 的直线与低频段相交，交于 。 高频段： 当 ，取 与 一致。 对数曲线 转折频率分别为： 绘制希望的开环对数幅频特性曲线 。 （4）检验局部反馈回路的稳定性和开环截止频率附近的特性 （3）求 。作曲线 求得 满足 局部反馈回路稳定 对数曲线 为使其简单，取 （5）求反馈校正装置的传递函数。由 可得 （6）验算校正后的性能指标 能够满足性能指标要求。 对数曲线 返回 串联校正或者局部反馈校正存在两方面的问题： 系统在动态、静态指标之间存在矛盾 为了减小或消除在典型输入信号作用下的稳态误差，需要增加