自控07 自动控制理论.ppt

基本思路:用反馈校正装置去包围原系统中影响动态性能提高的某些环节，构成一个内环，使得在反馈校正起作用时，内环特性主要取决于引入的反馈校正装置，而与系统中被包围部分的环节特性几乎无关，通过适当选取反馈校正装置的结构和参数，即可获所需的内环特性，从而使校正后系统动态性能满足指标要求。 7.6 局部反馈校正 一、削弱非线性的影响 当在限幅以内时，满足 当 E(s)越过上界或下界时，满足 对某系统进行滞后校正： 方案一： 软反馈，引入微分环节的负反馈。 + 方案二： － 对第二方案，饱和后 变小，转角频率不变，整个Bode图左移，使系统的稳态性能，暂态性能变坏。 对第一方案，饱和后 变小，第一转角频率 变大，第二转角频率不变，因此 的变化只改变系统的稳态性能，不改变暂态性能。 二、减小时间常数 + － 如果 误差校正器转为滞后环节。 三、正反馈 + + 误差校正器 如果 误差校正器相当于一个PI控制器。 四、复合校正 按参考输入前馈补偿的复合控制 按参考输入前馈补偿的复合控制 前馈控制器的传递函数为： 全补偿条件 按扰动前馈补偿的复合控制 - 按扰动前馈补偿的复合控制 扰动补偿控制器的传递函数为 对扰动误差的全补偿条件 - 作业： T7-5 T7-6 * * * * * * * * * * * 例: 要求 kv =20, γ≥500。 解：调整 k 满足稳态性能，再加超前校正满足动态性能 设k = 20， 低频段 ω＝1 20lg20=26, -20 转折频率： 求相角裕量： 720 1 2 ωc -20 -40 设超前环节： 若要求γ ≥ 500，则校正装置应提供： Φm ≈ 500-180+50=370 (裕量) 校正时，将ωm放置在新的 ，此时可最大提升频率特性。 使 则 -20 -20 -40 2 6.3 6dB ωc=6.3 -40 -6dB 则 + － (校正环节) 校正后的系统： 校正后系统的Bode图： 4、校算: 77.30 28.10 64.90 基本满足要求。 误差禁区如图， 解：1、准备工作 （1）调正K满足误差禁 K = 40 [例7-2] （2）验证。 不满足相位裕量，通过Gs（s）改进。 2、校正工作 （1）确定β （2）确定 重新修正补偿的相位超前量： 由： 代入得： （3）确定T2 1)超前校正原理： 利用超前网络的相角超前特性，使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。 2）适用对象： 超前校正主要应用于原系统稳定，稳态性能已满足要求而动态性能较差的系统。 3）缺点：降低了系统的抗扰性能。 总结： 二、滞后校正 其中： u2 C R1 R2 u1 Ks PI校正与滞后校正的比较： 相同点： 两者都能提升对数幅频特性的低频段。 不同点： PI把未校正的系统由有差——无差，以较大的相位滞后量作代价； 滞后环节则不改变原来系统按稳态误差划分的型； PI控制器的转角频率 必须远离剪切频率； 滞后环节的第二转角频率 则可设计得离剪切频率不太远。 绘制未校正系统的开环BODE图 叠画给定的稳态误差禁区 根据给定的相位裕量 调整开环增益将剪切点移到相位裕量 滞后校正 满足要求？ 结束 失败 滞后校正步骤 例: 要求kv=10暂态性能基本不变。 1、校算原系统 低频段 ω＝1，20lgk=0 转折频率 令k=10则动态性能一定不满足。 原则：转折频率低于 ωc 5~10倍，α满足低频增益要求。 2、选择校正装置 原Kv=1，提升到10，Ks=10 有： 滞后校正装置： 取: L(ω) ω 20lg10 0.01 0.1 校正以后的系统: + － 校算 ＝520 γ [例7-3]图7-25,满足稳态误差和相位裕量: 基于Bode图的传递函数确认(最小 相位系统) 误差禁区确认: -20 -60 适用对象： （1）原系统动态性能已满足要求,而稳态性能较差 （2）对系统快速性要求不高，而抗干扰性能要求较高的系统； 缺点：降低了系统的快速性 超前校正可以满足将系统的上升时间和超调减少，但加大了系统的频带宽，使系统变得敏感，容易受噪声影