[工程科技]自动控制原理课件20.ppt

《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 * 本章小结 所谓校正就是在系统不可变部分的基础上，加入适当的校正元件，使系统满足给定的性能指标。 主要有两大类校正方法：分析法与综合法。 通常把 的典型二阶系统称为最佳二阶系统。最佳二阶系统兼顾了快速性和相对稳定性能，但它只是一阶无差系统，抗干扰性能也较差。典型三阶模型是二阶无差系统。 最佳二阶系统、典型三阶系统设计的工程设计方法。 运用Simulink仿真控制系统。 例：控制系统开环传函为 ，采用串联校正装置 ①控制系统引入了何种校正？为什么？ ②在同一坐标系中，绘制校正前、后系统及校正装置的对数频率特性 ③计算校正后系统的相位裕量。 * * * * * * * * * * * * * * §6-3.串联滞后校正 一、滞后网络 §6-3.串联滞后校正 如果一个串联校正装置的频率特性具有负的相位角，就称为滞后校正装置。 传函 相位滞后前主要发生在 （ 1/T，1/bT ） （4）对数频率特性曲线 可见滞后网络具有相角滞后的特性。β越大，最大相角的滞后量越大。网络低频增益为1，高频增益为1/β。β越大，滞后作用的频率带宽越大。 §6-3.串联滞后校正 §6-3.串联滞后校正 二.滞后校正的作用 串联滞后网络对中高频特性具有衰减作用，使系统的开环穿越频率ωc 减小，从而增加系统的相位裕量γ，提高系统的相对稳定性； 另外，高频段特性有所衰减，系统的抗干扰能力也增强了； 但开环截止频率ωc的减小，暂态响应变慢。 （1）提高系统的相对稳定性，增强抗干扰能力，但暂态响应速度变慢。 §6-3.串联滞后校正 §6-3.串联滞后校正 (2) 在不改变原系统暂态性能的前提下，提高系统的稳态精度。 若原系统的暂态性能满足要求，即具有合适的相位裕量，而稳态精度却不符合要求。可见在系统设计时，把校正装置选在低频段、远离原系统的中频段，加入校正装置的目的只是增加系统低频段特性的高度(20lgβ) ，从而减小系统的稳态误差，提高系统的稳态精度。 §6-3.串联滞后校正 §6-2.串联超前校正 频率法滞后校正的步骤： ⑴ 根据稳态性能指标确定系统的开环增益。 ⑵ 绘制未校正系统的Bode图，计算校正前系统的稳定裕量. ⑶ 确定加入校正的 为期望的相位裕量； 为校正前 的相位裕量； （4）确定参数 （5） 验证 §6-3.串联滞后校正 指标要求 Kv=5 γ400 Kg10dB 例6-2 ② 校正前系统的bode图 可以求到 γ（ωc）=-200 Kg=-6dB ③ 相频特性 Ψ（ω）=400+50=450 ωc=0.56 20lgG（ωc）=20dB 解： ①确定K §6-3.串联滞后校正 §6-3.串联滞后校正 ⑤选择 于是得校正网络 ④ 为使系统在ωc=0.56时幅值衰减为0dB， 则必须 20lgβ=-20lgG（ωc） β=0.11 校正后的系统Bode图如红色曲线所示 验证:γ=40 Kg=11dB 满足要求。 §6-3.串联滞后校正 Kv γ（ωc） 低频段 改善系统稳态 指标特性 滞后网络校正 Kv γ（ωc） 中频段 改善系统暂态 指标特性 超前网络校正 作用 区域 主要作用 指标要求 特点网络 超前网络校正和滞后网络校正的比较 在工程实际中，了解校正装置的控制规律对选择校正装置及校正方式很有必要。一般包含校正装置在内的控制器常常采用的控制规律有比例、微分、积分等基本控制规律，或者采用这些基本控制规律的某些组合，如比例-微分、比例-积分、比例-积分-微分等组合控制规律。 线性系统的基本控制规律 附： 《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 * 5.1.1 控制系统的设计步骤 （1）拟定性能指标 （2）初步设计 1）根据设计任务和设计指标，初步确定比较合理的设计方案， 选择系统的主要元部件，拟出控制系统的原理图。 2）建立所选元部件的数学模型，并进行初步的稳定性分析和动态性能分析。 一般来说，这时的系统虽然在原理上能够完成给定的任务， 但系统的性能一般不能满足要求的性能指标。 3）对于不满足性能指标的系统，可以在其中再加一些元件， 使系统达到给定的性能指标。 4）分析各种方案，选择最合适的方案。 （3）原理试验 （4）