Chapter6 自动控制.ppt

反馈校正的特点 可以减弱被反馈包围部分环节对控制性能的不利影响； 可以扩展系统的频带宽度，加快响应速度； 降低系统对参数变化的敏感性； 抑制系统噪声； 与串联校正相比，成本较高。 6-5 复合校正 复合控制 = 前馈控制 + 反馈控制 应用场合：控制系统中存在强扰动，特别是低频强扰动，或者系统的稳态精度和响应速度要求很高。 按扰动补偿的复合校正 按输入补偿的复合校正 当 时， ，即完全消除了扰动对系统输出的影响。 按扰动补偿的复合控制 ——对扰动的误差全补偿条件 当 时， 。 按输入补偿的复合校正 ——对输入信号的误差全补偿条件 本章小结 了解系统校正的概念、方式、“三频段”的含义与基本控制规律 掌握常用的校正装置及其特性 重点掌握串联超前校正与串联滞后校正的设计方法及其计算 掌握串联滞后超前校正 了解反馈校正与复合校正 PID（比例-积分-微分）控制器 PID控制包含PI和PD这两种控制，其对系统性能的影响是上述两种控制对系统作用的综合，因此可以取长补短，进行合理的应用以期取得更好的校正效果。 一般应使PI部分发生在低频段，以提高系统的稳态性能；PD部分发生在中频段，以改善系统的动态性能。 6-2 常用校正装置及其特性 1、无源校正网络 1）无源超前网络 令 则 1）无源超前网络 几何中心 [20] 90° 1、无源校正网络 1、无源校正网络 1）无源超前网络 最大超前角?m只和a有关，a值选得越大，超前网络的微分作用越强，但为了保持较高的信噪比，实际选用的a值一般不超过20。 校正时采用叠加原理：Lc+L0 无源超前网络的作用： a.改善中频段，增大相角裕量； b.使系统的开环增益减小a倍。 1、无源校正网络 2）无源滞后网络 令 则 2）无源滞后网络 -90° [-20] 1、无源校正网络 1、无源校正网络 2）无源滞后网络 无源滞后网络一般不放在中频段，否则对稳定性不利，主要利用其高频幅值衰减的特性，对高频噪声起削弱作用，同时降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。 1、无源校正网络 3）无源滞后-超前网络 令 则 3）无源滞后-超前网络 令 1、无源校正网络 2、有源校正装置 1）有源PI调节器 2、有源校正装置 2）有源PD调节器 2、有源校正装置 3）有源PID调节器 6-3 串联校正 1、串联超前校正 应用：一般用于稳态精度基本满足要求，但动态性能较差的系统。 基本原理：利用超前网络或PD控制器的相角超前特性。 关键技术：正确地将超前网络的交接频率1/aT和1/T选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选择参数a 和T，就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改善闭环系统的动态性能。 1、串联超前校正 用频域法设计超前网络的步骤如下： 根据稳态误差要求，确定开环增益K； 根据已确定的开环增益，画出待校正系统的对数频率特性曲线，并计算稳定裕度和截止频率； 根据截止频率ωc?的要求，计算超前网络参数a 和T。 在本步骤中，关键是选择最大超前角处的频率等于要求的系统截止频率，即ωm = ωc? ，以保证系统的响应速度，并充分利用网络的相角超前特性。 ωm = ωc?成立的条件是 由此求得a，再根据 求得T。 1、串联超前校正 验证已校正系统的相角裕度和幅值裕度是否满足要求。若不满足条件，返回上一步，一般将ωm = ωc?值增大。 设计指标：稳态误差与相角裕度（或截止频率） 校正原则：将超前校正网络的最大超前角频率ωm正好位于校正后系统的截止频率处。 单位负反馈系统的开环传递函数为： 设计指标： （1）系统在单位速度输入作用下的稳态误差≤0.1 ； （2）开环系统截止频率ωc? ≥4.4rad/s ； （3）相位裕量γ? ≥45°； （4）幅值裕量h? ≥10dB ； 试设计串联无源校正装置。 例1： 1）按稳态误差要求，确定开环增益K 2）画出待校正系统的对数频率特性曲线 [-20] [-40] 例1：解 3）根据待校正系统的性能及设计要求，选择串联超前校正装置 [-20] [-40] 例1：解 4）验证已校正系统的相角裕度和幅值裕度是否满足要求 全部性能指标满足设计要求? 例1：解 串联超前校正特点 利用其相位超前特性，可以增大系统的稳定裕度，提高动态响应的平稳性和快速性； 对提高系统稳态精度作用不大，系统抗干扰能力有所下降（一般用于稳态精度已基本满足要求，但动态性能差的系统）； 若在未校正系统的截止频率附近相位下降迅速，导致单个超前网络的相角超前量不足以补偿到要求的数值时（一般：a = 5~20，?m:40?~60?），若采用两个超前网络串联，会使系统结构