线性系统的校正.ppt

（3）超前校正环节 附加一放大倍数为的放大器 （4）滞后校正环节 超前校正 附加放大器 在?处滞后校正引起的滞后足够小 校正网络传递函数 校正后开环传递函数 （5）确定校正装置参数 （6）校验 s－1 s－1 μF μF kΩ kΩ kΩ kΩ 1、利用反馈补偿取代局部结构 若在系统工作频段内，满足： 那么： 常见的反馈补偿形式 第六节 反馈校正的设计 2、降低对参数变化的敏感度 3、反馈补偿的功能 （1）可以扩展系统的频带宽度，加快响应速度； （2）可以减弱被反馈包围部分环节对控制性能的不利影响； （3）与串联补偿，成本较高。 串联校正比反馈校正简单，但串联校正对系统元件特性的稳定性有较高的要求。 反馈校正对系统元件特性的稳定性要求较低，因为其减弱了元件特性变化对整个系统特性的影响。 反馈校正常需由一些昂贵而庞大的部件所构成，对某些系统可能难以应用。 反馈校正与串联校正的比较 ！反馈校正可以起到与串联校正同样的作用， 且具有较好的抗噪能力。 反馈校正的综合 对于稳定的系统 提高稳态准确度，1/T 和1/aT 向左远离?c，使?c附近的相位不受滞后环节的影响。 对于不稳定的系统 增益降低使得?c减小。 滞后校正装置实质上是 一个低通滤波器，它对低 频信号基本上无衰减作用,但能削弱高频噪声， α越大，抑制噪声能力越强。通常选α = 10左右。 四、相位滞后—超前校正装置（PID校正） 1、传递函数 2、实现形式 滞后-超前校正 PID校正 滞后-超前校正 前半段是相位滞后部分,由于具有使增益衰减的作用，所以允许在低频段提高增益，以改善系统的稳态性能。 后半段是相位超前部分,可以提高系统的相位裕量,加大幅值穿越频率，改善系统的动态性能。 3、Bode图 第四节 校正装置设计的方法和依据 一、设计方法 控制系统设计的内涵：根据系统性能指标要求确定控制器的结构形式和参数，并实现之。 1、根轨迹设计方法 系统性能指标 闭环主导极点位置 系统参数根轨迹 加入校正装置 主要问题： 1、设计何种控制规律 2、过程复杂 2、频率特性设计方法 系统性能指标 期望的频率特性 系统固有部分频率特性 加入校正装置 系统固有部分传递函数 优点： 1、开环频率特性图容易绘制?简便 2、系统结构参数与系统性能关系清晰?直观 波特图 二、设计依据和一般步骤 （1）绘制固有部分的开环伯德图 （2）列出控制系统需要满足的性能指标 （3）校正后的开环伯德图（期望开环频率特性） （4）求出校正装置的伯德图 （5）求出校正装置的传递函数 （6）确定校正装置的结构和参数 三、频域性能指标的确定 1、控制系统的暂态性能指标 (1)以系统的单位阶跃响应为基础而提出的性能指标 上升时间tr、超调量Mp、调节时间ts (2)以系统闭环频率特性为基础而提出的性能指标 谐振峰值Mr、谐振频率ωr、带宽ωb (3)以系统开环频率特性为基础而提出的性能指标 系统开环伯德图的剪切频率ωc 系统的增益裕度Gm、相角裕度?(?c) 三组性能指标不是各自独立,可以混合使用,但不能互相矛盾! 2、控制系统的带宽频率的确定 重要性：对系统性能有重要影响，受很多因素影响 （1）信号复现能力和噪声干扰 确定方法： 有用信号带宽 干扰信号带宽 需注意问题：ωs和ωn靠得比较近难以确定 （2）机械谐振频率的限制 考虑的主要问题：尽可能无失真地复现有用信号，减少干扰。 考虑的主要问题：避免激起机械振荡，甚至共振。 确定方法： 需注意问题：ωb和ωm靠得比较近会降低相对稳定性 开环伯德图的剪切频率ωc和ωm距离尽可能远些 （3）系统的数学模型 将系统固有部分的数学模型在一定条件下予以简化，用较为简单的低阶数学模型去近似和代替原系统模型。 要求：选定的ωC应在近似的数学模型的适用带宽内。 几种常见的近似和适用条件 低频段 (第一个转折频率ω1之前的频段) ?稳态性能 中频段 (ω1 ~ 10ωc) ?动态性能 高频段 (10ωc 以后的频段) ?抗干扰 三频段 四、期望的系统开环频率特性（期望特性） 低频段 稳态误差（精度） 0型系统 Kp＝K； Kv＝ Ka＝0 I型系统 Kp＝∞；Kv＝K ；Ka＝0 II型系统 Kp＝∞；Kv＝∞；Ka= K 低频段斜率越大对相位裕量影响越大。 中频段反映系统的稳定性和快速性 中频段 最小相位系统的相位裕量 中频段的斜率 高频段的斜率 中频段的带宽 低频段斜率 中频带宽度对γ 的影响 ω1、ω2离ωc越远，即h= ω2/ω1越大，相位裕量γ 越大。 相位裕量最大时 一个设计合理的系统的三频段 中频