控制系统的校正和设计.ppt

第六章：控制系统的校正和设计 第一节 概述 第二节 串联校正典型环节特性 第三节 用根轨迹法设计串联校正环节 第四节 用频率特性法设计串联校正环节 第五节 串联校正环节的其它设计方法 第六节 局部反馈校正及其系统设计 第七节 前馈校正及其系统设计 第八节 纯迟延校正及其系统设计 二.校正环节特性 只要可实现，可以任意设计。 常见的： 串联校正环节（超前、滞后、超前—滞后）； 局部反馈（比例、比例—微分）； 前馈 （比例、比例—微分、 惯性）； 三.校正环节的实现 用物理装置:电,液,气,机,微机 常用电气校正装置 ： 无源网络 和 有源调节器。 。（见后页） 无源网络：只用电阻、电容就可以实现。简单而特性有限。 有源调节器：用运放，特性更宽、更纯粹，如：比例—微分、纯粹超前，比无源网络的超前环节好。 若用微机更好，非线性也可校正。 四.校正环节的设计 方法 用根轨迹法的试探法 用频率特性法的试探法 以计算机为辅助工具。 第二节 串联校正典型环节特性 一.超前校正环节特性： 1.典型超前校正： 第三节 用根轨迹法设计串联校正环节 系统的动态性能取决于它的零极点分布。用根轨迹法可直观表示原系统的闭环根轨迹和加入串联校正环节后的系统根轨迹，使校正的系统的根轨迹通过期望的主导极点，可得到期望的系统闭环性能。这就是用根轨迹设计串联校正环节的概念。 设计步骤： 1). 据给定性能指标标出期望主导极点 2). 绘原系统的根轨迹 3). 据改造根轨迹的差距确定校正环节结构 4).确定校正环节的参数（零极点） 5).绘校正后系统的根轨迹并校核主导极点是符合要求 6).若不满意重新设计，返回步骤3) 设计技术 1).期望主导极点的确定： 据标准二阶系统与性能指标的关系算出初步主导极点位置。注意对非标准二阶系统的修正。 2).选择校正环节的类型： 需使根轨迹左移选超前环节 需使根轨迹右移选滞后环节 稳态精度足够但动态性能不好，选超前环节 稳态精度不足但动态性能好，选滞后环节 单独超前校正或滞后校正不行，选 超前—滞后 3).如何确定零极点 据幅值条件、相角条件及设计经验 二.典型滞后校正环节根轨迹设计 设计要求：改善系统稳态性能而尽量不影响系统动态性能(校正环节零极点尽量靠近, 滞后相角在5?之内)。 经验作法： ?=10, 1/T=(1/5?1/10)|?| ?---原系统闭环主导极点到虚轴的距离 增设Kc满足稳态误差系数要求: 校正环节: 三.典型滞后-超前校正环节根轨迹法设计 当未校正系统的稳态性能和动态性能均较差时，若仅用超前环节只校正动态性能，若仅用滞后环节只校正稳态性能. 只有同时启用超前环节和滞后环节来校正。这就是用典型滞后-超前环节。 典型滞后—超前校正环节根轨迹法设计校正实际上是前述两种典型环节的设计组合。步骤为： 第四节 用频率特性法设计串联校正环节 当系统的性能指标用相位裕量和增益裕量等频域指标表示时，用频率特性法设计串联校正环节更方便。 设计要点：使开环频率特性成为 低频段：增益大，以保证稳态精度 中频段：有一定宽度(以-20db/dec穿越0分贝线)，以保证合适的PM和GM 高频段：增益小，以使系统噪声影响小 设计方法： 一、典型超前校正环节的频率特性法设计 二. 典型滞后校正环节的频率特性法设计 三、典型滞后—超前校正环节的频率特性法设计 一.典型超前校正环节的频率特性法设计 目的：中频段产生足够超前角 步骤： 1.据稳态误差要求确定开环K 2.绘Bode图 3.测原系统PM和GM，求所需超前角?m 4.计算? ( 据式6-11, 5. 图解?m ?m ：校正后的增益穿越频率 , 它在未校正系统的?c右侧, 距横轴