chap6线性系统的校正方法.ppt

2.无源滞后网络 滞后网络的传递函数为 时间常数 分度系数 无源滞后网络 * 转折频率： 1 bT 1 T §6-3 串联滞后校正参数的确定 Gc(s)= 1+bTS 1+TS b＜1 低频段： 1 (0dB) 斜 率： [+20] [-20] ω=0 ω=∞ 0o +90o 0o -90o 0o 0o 1 bT * ?滞后网络 时，对信号没有衰减作用 时，对信号有积分作用，呈滞后特性 时，对信号衰减作用为 ?最大滞后角，发生在 几何中心 ，b越小，这种衰减作用越强 * 串联滞后校正的原理： 利用其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。 * 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 -100 -50 0 50 100 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 -300 -200 -100 0 ωc” ωc 1/T 1/bT * 避免最大滞后角发生在已校系统开环截止频率 附近。 一般取 关键： ωc”=10 1 bT 时 c(ωc”) ≈ -5o~ -9o j 将 代入上式 b=0.1， c(ωc”) ≈ -4.6o j * Lc(ωc”)+Lo(ωc”)=0 又有Lc(ωc”)= 20lgb 因此20lgb +Lo(ωc”)=0 如何设计滞后校正装置？ b? T? * 确定开环增益K 稳态误差的要求 画出未校正系统的波特图,并求 校正后系统的截止频率 根据 要求 确定滞后网络参数b和T 结束 验算已校正系统的相位裕度和幅值裕度 * * * 第六章 线性系统的校正方法 * §6—1 系统校正的基本概念 分析控制系统：频率特性法和根轨迹法 设计控制系统：控制系统的校正 * 若分析、计算的结果不能完全满足对系统提出的性能要求，就必须在系统中增加一些元件和装置，以使系统达到所要求的性能指标。 校正:设计和计算这些附加装置的过程。 校正装置或校正元件:为进行校正所添加的装置或元件。 * 本章重点介绍： 基于对数频率特性的校正方法。 ——采用适当的校正装置，通过改变开环频率特性的各段曲线，将方便地达到预期的目标。 * 1.性能指标 稳态性能指标：ess 时域动态指标：td,tr, tp, ts, σp% 频域动态指标：γ, h, ωc, Mr, ωb * 控制系统设计步骤： 明确被控对象 制定合理的性能指标 选择或设计控制器的基本组成部分 若不满足要求，则在系统中加入校正装置。 * 校 正 方 式 串联校正 反馈校正 校正装置 前馈校正 复合校正 2.校正方式 串联校正：一般接在系统误差测量点之后和放大器之前，串联接于系统前向通道之中 * 校正装置 反馈校正：接在系统局部反馈通路中 * (b)前馈校正（对扰动的补偿） (a)前馈校正（对给定值处理） 前馈校正：又称顺馈校正。 * 复合控制：在反馈控制回路中，加入前馈校正通路，组成有机整体。 (b) 按输入补偿的复合控制 (a) 按扰动补偿的复合控制 * 3.基本控制规律 * （1）比例（P）控制规律 （a）P控制器 增大比例控制器增益，可以提高系统的开环增益。 减小系统稳态误差 但会降低系统的相对稳定性，甚至不稳定。 因此很少单独使用P控制。 * (b) PD控制器 （2）比例-微分（PD）控制规律 在串联校正时，可使系统增加一个-1/τs开环零点，使系统的相角裕度提高，从而改善系统的稳定性以及动态性能。 微分对系统噪音非常敏感，不宜采用单一的D控制器，一般和比例控制规律或比例-积分控制规律结合起来，构成PD或PID控制器。 * （3）积分（I）控制规律 I控制器 在串联校正中，采用I控制器可以提高系统的型别，有利提高系统稳态性能； 但积分控制增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生90o的相角滞后，对系统的稳定性不利，不宜采用单一的I控制器。 * PI控制器 串联校正时，PI控制器相当于在系统增加了一个位于坐标原点的开环极点，和一个位于s左半平面的开环零点。 位于原点的极点可以提高系统的型别，减小稳态误差，但降低了稳定性； 而左半平面的开环零点，可以提高系统的稳定性，缓和积分对系统稳定性产生的不利影响。 只要积分时间常数 足够大，极点对系统的不利影响可大为减小。 （4）比例-积分（PI）控制规律 PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。 * （5）比例（PID）控制规律 如果 PID控制器 两个零点 一个 极点 增加一个极点，提高系统型别，减小稳态误差 增加了两个负实零点，提高了系统稳定性，动态性能比PI更具优越性 * 6.2 串联校正 无源校正网络 超前校