自动控制系统的设计及校正.ppt

6.5 超前校正参数的确定 在设计中力求避免最大滞后角发生在已校系统开环截止频率 附近。选择滞后网络参数时，通常使网络的交接频率 远小于 一般取 此时，滞后网络在 处产生的相角滞后按下式确定 由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而当它与系统的不可变部分串联相连时，会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率 减小，从而有可能使系统获得足够大的相位裕度，它不影响频率特性的低频段。由此可见，滞后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动态和静态的要求。 2、基于频率响应法串联滞后校正 处，滞后校正网络会产生一定的相角滞后量。为了使这个滞后角尽可能地小，理论上总希望 两个转折频率 越小越好，但考虑物理实现上的可行性，一般取 不难看出，滞后校正的不足之处是：校正后系统的截止频率会减小，瞬态响应的速度要变慢；在截止频率 为宜。 ?保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。 ?在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正。 如果所研究的系统为单位反馈最小相位系统，则应用频率法设计串联滞后校正网络的步骤如下： 例6-5 设控制系统如图所示。若要求校正后的静态速度误差系数等于25/s，相角裕度40度，幅值裕度不小于10dB，截止频率不小于2.5rad/s，试设计串联校正装置。 例6-5 控制系统 解：?首先确定开环增益K 画出未校正系统的对数幅频渐近特性曲线， 转折频率为: ?未校正系统开环传递函数应取 *也可算出 说明未校正系统不稳定，且截止频率远大于要求值。在这种情况下，采用串联超前校正是无效的。可以证明，当 而且截止频率也向右移动。 考虑到，本例题对系统截止频率值要求不大，故选用串联滞后校正，可以满足需要的性能指标。 则滞后网络的传递函数 ③确定校正装置的参数 ④验算指标(相位裕度和幅值裕度) 未校正前的相位穿越频率 校正后的相位穿越频率 幅值裕度 满足要求 《机械工程控制基础》课件 *第六章 控制系统的校正方法 * 机械与电子工程学院 西北农林科技大学 杨兵力 机械工程控制基础 第六章 线性系统的校正方法 一、控制系统的分析 在控制系统的结构和参数已确定的条件下，计算或估算控制系统的性能。 二、控制系统的综合 在已知被控对象的条件下,根据系统预先给定的性能指标，设计和选择控制器的结构和参数,使控制器与被控对象组成一个能满足性能要求的控制系统。 控制系统的 两个基本问题: 基于一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大部分组成，当被控对象确定后，对系统的设计实际上归结为对控制器的设计，这项工作也称为对控制系统的校正。 在实际过程中，既要理论指导，也要重视实践经验，往往还要配合许多局部和整体的试验。所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。 工程实践中常用的校正方法，串联校正、反馈校正和复合校正。 6.1 引言—系统的设计与校正问题 目前，工业技术界多习惯采用频率法，故通常通过近似公式进行两种指标的互换。 6.1 引言—系统的设计与校正问题 一、 控制系统的性能指标 时域指标 稳态 型别、静态误差系数 动态 超调、调整时间 频域指标 开环频率、闭环带宽、谐振峰值、谐振频率 增益穿越频率、幅值裕度和相位裕度 校 正 方 式 串联校正 反馈校正 校正装置 校正装置 前馈校正 复合校正 二、校正方式 前馈校正 复合校正 (b)前馈校正（对扰动的补偿） (a)前馈校正（对给定值处理） 图6-4 按扰动补偿的复合校正控制系统(a) (b) 按输入补偿的复合控制 反馈校正 : 不需要放大器，可消除系统原有部分参数波动 对系统性能的影响 串联校正 : 串联校正装置分为无源和有源两种 参数可调整 在性能指标要求较高的控制系统中，常常兼用串联校正和反馈校正 ,也即复合校正。 6.2 输入信号与控制系统带宽 噪声 输入信号 6.3 基本控制规律分析 （1）比例（P）控制规律 （2）比例-微分（PD）控制规律 （3）积分（I）控制规律 （4）比例-积分（PI）控制规律 （5）比例（PID）控制规律 I 积分发生在低频段，稳态性能(提高) D微分发生在高频段，动态性能(改善) 增加一个极点，提高型别，稳态性能 两个负实零点，动态性能比PI更具优越性 两个零点 一个 极点 6.4 超前校正参数的确定 无源校正网络 有源校正网络 1.无源校正