自动控制原理.pdf

Add Your Company Slogan 第6章控制系统的校正 第6章控制系统的校正 1 6.1 引言 2 6.2 常用校正装置及其特性 3 6.3 频域法串联校正 4 6.4 根轨迹法串联校正 5 6.5 工程控制方法-PID控制 6 6.6 反馈校正 7 6.7 复合校正 2 6.1 引言 本章以满足控制系统性能指标为目的，从频域和复数域 探讨自动控制系统校正装置的设计方案及原理。控制方案设 计是控制系统设计的核心内容。 控制系统设计的任务是选择合适的控制方案与系统结构 ，计算参数和选择元部件，通过仿真及实验研究，建立能满 足技术指标要求的实际系统。这是一项复杂的工作，既要考 虑技术要求，也要考虑经济性、可靠性、安装工艺、实验维 护等多方面的要求，第7章将就这一问题从应用实例的角度 去展现设计过程。本章仅限于讨论其中的技术部分，即从控 制观点出发，采用数学方法去寻找一个能满足性能指标的控 制系统，设计校正装置。 3 6.1 引言 控制系统校正的目的是将校正装置与系统固有部分经过 合适的连接，构成新的系统结构，使其能完成控制系统的任 务要求。通常，这些任务和要求是通过性能指标来体现的。 第3章的时域分析，是以单位阶跃响应的超调量，峰值时间 、调节时间及典型输入下的稳态误差等时域特征量的定量指 标来刻画控制系统性能的，比较直观易懂。相对于时域指标 来说，频域指标是以系统的相角裕量、幅值裕量、谐振峰值 、闭环系统带宽、静态误差系数等频域特征量给出，就不如 时域指标那么直观，但频域指标易于校正装置的设计。 4 6.1 引言 1．控制系统的性能指标 时域性能指标主要包括上升时间、峰值时间、调节时间和 超调量；稳态性能指标主要由系统的稳态误差来描述。时域指 标虽然直观，但直接用它在时域进行校正装置设计比较困难， 通常采用频域法进行设计，因此作为设计者，需要首先将时域 指标转换为频域指标，然后进行频域法的校正设计。 5 6.1 引言 1）典型二阶系统频域指标与时域指标的关系 1 谐振峰值 M r 2 , 0  0.707 2 1 2 谐振频率   12 , 0  0.707 r n 2 2 4   12  24 4 带宽频率 b n 4 2 截止频率   14 2 c n 2 相角裕量  arctan  4  2