上海交大815考研控制理论基础课件控制理论基础(I)第7章_控制系统的综合和校正.ppt

近似PI校正装置的特性 在整个频率范围内相位都 滞后，?相位滞后校正。 转角频率1/?T，1/T的几何中点。 开环对数频率特性的中高频部分?增益交界频率? 稳定裕量? 开环对数频率特性的中高频部分?稳态精度? 串联校正时 α越大，相位滞后越严重。 应尽量使产生最大滞后相角的频率ωm远离校正后系统的幅值穿越频率ωc，否则会对系统的动态性能产生不利影响。常取 对于稳定的系统 提高稳态准确度，1/T 和1/?T 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。 PID校正装置 PID控制校正网络及滞后-超前校正网络 无源阻容网络 机械网络 滞后-超前校正网络(近似PID校正装置) PID校正 滞后-超前校正 近似PID校正装置的特性 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。 串联校正的综合法 绘制系统固有对数幅频特性Ls(?) 按预定的品质指标，绘制希望对数幅频特性Lds(?) 求得所要设计的串联校正装置的对数幅频特性 Lc(?) 写出相应的串联校正装置的传递函数Gc(s) 按Gc(s)选择校正装置的具体实现 校验 取 C2= 10μF R1= 263kΩ R2= 24kΩ C1= 10μF 系统不稳定； 系统稳定 但瞬态响应不满意、稳态误差不满意 超前或PD ?改变响应曲线的高频部分，提高?c 串联校正的分析法 滞后或PI 系统稳定满意的瞬态响应和频带宽度 ?维持高频部分； 稳态精度超差 ?提高低频增益，减小稳态误差 滞后-超前或PID 系统稳定 但稳态精度不满意 ?增大低频增益 瞬态响应不满意 ?提高?c 比较 设一具有单位反馈的控制系统，其开环传递函数为 ，若要求使系统静态速度误差系数Kv等于20s－1，相位裕度γ不小于50°。 超前串联校正 ?c? 相频超前? 系统带宽? 稳定裕度? （1）根据误差等稳态指标的要求，确定系统的开环增益K 1.系统稳定 2.稳态误差满意 3.瞬态响应不满意 ?改变高频部分，??c ?超前校正 （2）计算未校正系统Gs（j ? )的相位裕量 系统的相位和增益裕量分别为17°和＋∞分贝 补偿?c增加造成的 Gs（j ? )相位滞后 （3）确定需要增加的最大相位超 前角?m （4）确定系数?，确定 频率?c,且?c=?m （5）确定超前网络的 转角频率?1、?2 （6）引进增益Kc等于?的 放大器，确定校正后的系 统开环传递函数 （7）确定超前网络的参数 ??? μF （kΩ） （kΩ） （8）校验 满足稳态要求 带宽增加、响应加快 增益裕量：+?分贝 相位裕量：50° 增益交界频率：6.3/s?9/s 闭环谐振频率：6/s?7/s 谐振峰值:3?1.29 G(j?) Gs(j?) Mr=1.29 Mr=3 jV U 6 6 7 4 4 3 3 LeadT.m 单位反馈的系统开环传递函数为 ,要求校正后系统的速度误差系数 ,相位裕量不小于40°。 滞后串联校正 增大开环增益 ?提高稳态精度 高频段衰减 不影响动态品质 （1）根据给定的稳定误差或误差系数,确定系统的开环增益 （2）确定未校正系统的相位裕量和增益裕量 2.?c附近的Gs(j?) 的相角减小很快 ?滞后校正 1.须增加的相位裕 量较大 3.未提出频宽要求 （3）选择 新的?c 补偿校正网络引起的相角滞后 在 ?=0.5s-1 附近的相位角等于 -128o （即相位裕量为52o ）。 ?选择新的增益交界频率 （4）选择转角频率?=1/T 低于新的?c一倍到 十倍的频程在新?c 校正网络引起的相 角滞后足够小 （5）确定滞后校正装置的系数 ?和另一个转角频率?=1/aT 使幅频特性曲线在新