自动控制原理第六章线性系统校正方法.ppt

控制系统设计过程 再说超前校正(续) 曲线分析 曲线讲解 滞后小结 例续 （4）检验小闭环的稳定性 检验 处 相角裕度： 小闭环稳定。再检验小闭环 处的幅值： 基本满足 要求，近似程度较高。 （5）求Gc(s),在求出的 中，代入已知的 得 （6）验算设计指标:直接用期望特性验算，结果为： 满足设计要求。 6.4 控制系统的复合校正 复合控制校正 将前馈控制和反馈控制结合起来的校正方法。 复合校正特点 在系统的反馈控制回路中加入前馈通路，组成一个前馈控制和反馈控制相结合的系统，只要参数选择得当，不但可以保持系统稳定，极大地减小乃至消除稳态误差，而且可以抑制几乎所有的可量测扰动，其中包括低频强扰动。 复合校正方法 按扰动补偿、按输入补偿 如图所示，N(s)为可量测扰动。 6.4.1 按扰动补偿的复合校正 G2 (s) G1 (s) Gn (s) 复合校正的目的是选择Gn(s) ，使N(s)经过Gn(s)对C(s)产生补偿作用，以抵消扰动N(s)通过G2(s)对C(s)的影响。 扰动作用下的输出为 扰动作用下的误差为 令扰动引起的误差为零，则必有 得扰动的误差全补偿条件为 对扰动的误差全补偿条件 例6-11 如图，K1为综合放大器的传函，1/(T1s+1)为滤波 器的传函，Km/[s(Tms+1)]为伺服电机传函，N(s)为负载转矩扰动，设计Gn(s)，使系统输出不受扰动的影响。 解：扰动作用下的输出 令扰动对输出影响为零，则 对扰动误差全补偿条件 Gn(s)分子次数高于分母。不易物理实现。令 Gn(s) 物理上能实现，且达到近似全补偿，即在扰动的主频段实现全补偿。 若取 由扰动对输出的表达式：稳态时，输出不受可量测扰动的影响。 前馈控制补偿扰动信号对系统输出的影响，提高了系统准确度。 前馈补偿要求N(s)可以量测，且要求补偿装置物理上可实现，并力求简单。 实际应用中，多采用近似全补偿或稳态全补偿的方案。 主要扰动引起的误差，由前馈控制补偿；次要扰动由前馈控制抑制。这样，在不提高K的情况下，各种扰动引起的误差均可补偿，有利于兼顾提高系统稳定性和减小稳态误差的要求。 前馈控制是开环控制，要求前馈补偿装置有较高的参数稳定性。 由分析知 输出表达式 6.4.2 按输入补偿的复合校正 如图示,Gr(s)为前馈补偿装置的传递函数 选择Gr(s)为 得 G (s) Gr(s) 有 成立 输出量完全复现输入量，具有理想的时间响应特性 前馈补偿装置完全消除误差的物理意义 误差表达式 带入 整理 该式表明，若 成立，恒有E(s)=0；Gr(s) 相当在系统中加了一个输入信号Gr(s)R(s)，产生的误差与原输入R(s)产生的误差相比大小相等方向相反。式 称为对R(s)的误差全补偿条件。 G(s)一般较复杂，全补偿条件的物理实现比较困难。工程中，多采用满足跟踪精度要求的部分补偿，或者在对系统性能起主要影响的频段内实现近似全补偿，以使Gr(s)的形式简单并易于物理实现。 按输入补偿复合校正系统的误差和稳定性 闭环传递函数 等效开环传函 误差传递函数 部分补偿时,Gr(s)≠1/G(s)。设反馈系统的开环传递函数 这两式在单位反馈复合控制系统才能成立 为Ⅰ型系统，存在常值速度误差，加速度误差为无穷大。 相应的闭环传递函数 若取输入信号的一阶导数为前馈信号,即　　　　　, 等效的闭环传递函数为 等效误差传递函数 取 得 等效开环传递函数 此式表明，引入 前馈补偿，并使 ，复合控制系统等效为Ⅱ型系统。此时，复合控制系统的速度误差为零，加速度误差为常值。 1、系统不稳定变稳定 已知 求γ和 Kg。 ， 若 k 稳态误差会变大 K=10时： ,求γ和 Kg。 K=0.863时： 得 类似于 原系统 (k=10) 加超前 校正网络 原系统 (k=0.863) （2）截止频率附近相角迅速减小的未校正系统, 校正后γ改善不大，难得到足够的超前角。这种情况是ωc′附近有两个交接频率相近或相等的惯性环节；或一个振荡环节。 （1）若未校正系统不稳定，超前网络要提供很大的超前角,这样，超前网络的a必须很大，造成校正系统带宽过大，使通过系统的高频噪声很高。 串联超前校正受以下因素的限制： 这种情况可采用两级（或两级以上）的串联超前网络校正，或一个迟后网络校正，或测速反馈校正。 传递函数 1.无源滞后网络 低频段：