[工学]自动控制原理 第六章.ppt

第六章 自动控制系统的 校正 本章目录 第一节 控制系统校正的基本概念 第二节 常用校正装置及其特性 第三节 自动控制系统的频率法校正 第四节 串联校正装置的根轨迹设计方法 第五节 期望对数频率特性设计方法 第六节 并联校正装置的设计 本章小结 第一节 控制系统 校正的基本概念 在前面各章节中，我们所讨论的各种方法都是对系统进行动态和静态性能指标的计算，并研究性能指标与参数之间的关系。这些均是在已知结构和参数的情况下对自动控制系统进行分析。与此相反，从系统的实际运行需要出发，提出各项性能指标，再根据控制对象合理选择控制方案及结构形式，计算参数和确定元器件，并通过仿真和实验调试，建立起能满足以上要求的实际系统。以上过程可以归结为系统的设计。 一般来说，系统设计比系统分析要更加复杂一些。这是因为： 所提出的系统性能指标，往往可采用不同的控制方案来实现，即系统的设计方案不是唯一的。 在进行结构和参数计算时，常常会出现相互矛盾的情况，从而导致设计复杂化。 需要综合技术性、经济性、可靠性等各方面的问题。 一、校正的基本概念 1.串联校正 2.反馈(并联)校正 3.复合校正 五、校正方法 1.频率法校正 2.根轨迹法校正 3.时域法校正 第二节 常用校正装置及其特性 第三节 自动控制系统的频率法校正 串联校正的思路 校正前系统的对数频率特性 第四节 根轨迹法校正 一、根轨迹法校正的基本概念 1.性能指标的转换 2.串入超前网络的效应 3.串入滞后网络的效应 二、根轨迹超前校正 串联超前校正的步骤 超前相角的选择 串联超前校正的步骤 例6-8 根轨迹超前校正实例 未校正系统的根轨迹 主导极点计算 确定校正装置的零极点 方法一 方法二 图解法确定超前校正装置零极点 校正计算 三、根轨迹滞后校正 根轨迹滞后校正的主要步骤 根轨迹滞后校正的主要步骤 根轨迹串联滞后校正例题 绘制校正前系统的根轨迹 根轨迹滞后校正设计计算 第五节 期望对数频率特性校正 一、基本概念 期望对数频率特性 期望对数频率特性是指根据对系统提出的稳态和动态性能要求，并考虑到未校正系统的特性而确定的一种期望的、校正后系统所具有的开环对数幅频特性。 根据所得校正装置的对数幅频特性Lc(w)进而可确定出校正装置的传递函数Gc(s)，这样我们就可以用具体的电路网络加以实现。 由于在此过程中仅仅考虑了系统对数幅频特性，而没有使用对数相频特性，故此方法只能用于最小相位系统的设计。 二、典型的期望对数幅频特性 二阶期望特性 二阶系统的希望对数幅频特性 三阶期望特性 不同 h 值时系统的Mp和 g 基于期望对数频率特性的设计步骤 按照已满足系统稳态性能绘制未校正系统的开环对数幅频特性。 根据性能指标的要求绘制出系统的期望对数幅频特性。 用期望对数频率特性减去未校正系统的对数频率特性，即可获得串联校正装置的对数幅频特性。 根据校正装置的幅频特性选择校正装置并计算其参数。 校验校正后系统的性能指标。 三、期望对数幅频特性设计实例一 未校正系统的对数幅频特性 绘制系统期望对数幅频特性 低频段设计 系统期望的对数幅频特性 中频段设计 高频段设计 三、期望对数幅频特性设计实例二 未校正系统的性能指标 未校正系统对数幅频特性 系统校正思路 校正后系统的对数幅频特性 低频段校正 中频段校正 第六节 并联(反馈)校正的设计 一、并联校正装置对系统特性的影响 结论 二、并联校正装置的设计方法 相关讨论 并联反馈校正设计实例 原系统结构方框图 解：绘制原系统的对数幅频特性 系统校正前后的对数幅频特性 第七节 MATLAB在线性系统校正中的应用 并联校正就是反馈校正。在反馈校正的系统中，校正装置不是与系统的前向通道相串联，而是对系统的局部形成反馈以达到对系统校正的目的。 并联校正的优点比较突出，校正结果显著，因此在工程中得到广泛应用。 我们首先讨论并联校正装置对系统性能的影响，并以实例来讨论分析并联校正装置的设计方法。 如图所示为实施并联校正的控制系统方框图。未校正系统由 G1(s) 和 G2(s) 两部分组成，并联校正装置 H(s)只对G2(s)形成了局部反馈。 设局部反馈的闭环传递函数为 其相应的频率特性为 对于不同频率，则局部反馈的闭环部分频率响应表现出不同的频率特性。 当系统工作在高频段时，局部反馈部分的开环频率特性为 则可认为校正装置不起作用。即 当系统工作在低频段时，局部反馈部分的开环频率特性为