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第六章 控制系统的校正ppt课件
第六章 线性系统的校正方法 § 6-1系统的设计和校正问题 § 6-2串联校正 § 6-3反馈校正 § 6-4系统串联校正的理论设计 § 6-5 频率法在校正中的应用 §6-1 系统的设计和校正问题 1、校正 (1)、概念:如果原系统不能满足各项性能指标的要求,为了改善,在系统中引入一些附加装置,以满足要求。该引入的装置即校正装置。 2、校正方法: (1)、串联校正:加在前向通道误差之后,放大环节之前 (3)、前置校正 (4)、干扰校正 3、性能指标 用户用性能指标来表达对控制系统的要求(定性、定量、部分定性+部分定量) 具体:1、时域指标 超调量Mp、调节时间ts、位置误差Kp、速度 误差Kv,加速度误差Ka、阻尼比ζ 2、频域指标 剪切频率ωc、频带宽度ωb、相位裕度γ、幅值裕度Kg、峰值Mr 提出的指标要适当考虑 4、设计步骤 (1)、系统建模(辨识) (2)、根据要求,选择校正装置(能体现校正传递函数的物理装置),可以是机械、电气、气动、液压、混合的,一般电气首选; (3)、做样件(或软件仿真); (4)、调整参数、修改结构(调试); (5)、完成 校正的核心:选择合适的校正数学模型 §6-2 串联校正 超前校正 滞后校正 滞后-超前校正 PID调节器(校正器) 1、超前校正 (1)、校正模型 另:机械装置: 2. 校正分析 应用: 讨论: 1.校正前:不稳定系统(一次穿越);校正后:稳定; 2.中频段:校正前:- 40dB; 校正后:-20dB ; 3.ωc 变宽,快速性提高; * α 1增益有衰减,用串联放大补偿到1,补偿后,原低频段不变。 串联校正基本原理: 利用超前校正网络的相角超前特性来增大系统的相角裕度,以改善系统的动态特性。 2、滞后校正 (1)、校正模型: 另:有源电子模拟装置 (2)、校正分析: 分析: 1.校正前:临界稳定;校正后,相位裕度为γ; 2. ωc 变窄,牺牲快速性; 3.校正后有γ ,可以再提高K,增加精度。 滞后校正基本原理: 利用校正装置的高频幅值衰减特性,使系统剪切频率下降,提高相角稳定裕度。 3、滞后、超前校正 低频段加滞后(精度、平稳性) 中频段加超前(快速性) 滞后超前校正的Bode图: 4、PID调节器(校正器) (1)、PD调节器(比例+微分) (2)、PI调节器(比例+积分) (3)、PID调节器(比例+积分+微分) 具有滞后-超前校正特性 §6-3 反馈校正 1、常见校正量 (1)、被控量:速度、加速度、位移 (2)、电量:电压、电流 (3)、中间变量:由非电量 电量 2、联接方式 3、常用反馈元器件 测速发电机 压电式加速度传感器 电流互感器 5. 反馈校正应用 (1)、利用反馈改变结构和参数 比例反馈包围积分环节 滞后环节 比例环节包围 阶滞后(惯性)环节 阶滞后(T减小) 微分环节包围惯性环节 一阶滞后环节(T增大) 4、微分包围二阶振荡环节 振荡环节( ζ 增大) 微分环节实际使用中,很难得到,可近似为: (2)、利用反馈校正取代局部结构 §6-4 系统串联校正的理论设计 即:校正装置的选择。 对已有系统进行估算—与用户要求比较——若不行,则校正之 找典型模型: 如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型静态误差; 低、高、中频处理,典型的二阶系统 *以二阶I型为例二阶参数模型 在时域中: 在频域中:谐振峰: § 6-5 频率法在校正中的应用 例:单位负反馈系统, 2、画Bode图: 3、校正:在中频段加超前校正(γ
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