自动控制理论第5章.ppt

第五章 控制系统的校正与工程设计 控制系统的校正概述 给定环节 被控对象 测量环节 比较环节 放大环节 干扰信号 执行环节 校正环节 系统有不可变部分，需要通过可变部分来调节整体的性能 校正方式 串联校正 并联校正 反馈校正 顺馈校正 校正装置 无源校正 有源校正 R1 C 相位滞后 相位超前 相位滞后-超前 PI校正 PD校正 频域特性的性能指标 零值幅值 复现频率与带宽 谐振频率与谐振峰值 截止频率与截止带宽 控制系统的设计指标要求 时域性能指标 频域性能指标 闭环 开环 一阶系统 时域性能指标 频域性能指标 闭环 开环 二阶系统 时域性能指标 频域性能指标 闭环 开环 校正的原则 低频段：足够高的增益，保证系统稳态精度。 中频段：Bode图中幅频特性曲线穿过0dB线的斜率在-20dB/sec，保证系统的稳定性。 高频段：开环幅频特性曲线尽可能地衰减，以减小高频噪声对系统的干扰。 串联校正 C 相位超前校正 相位滞后校正 相位滞后-超前校正 例 单位速度输入，要求 （1）计算开环增益及未校正系统Bode图 Ⅰ型系统 （2）未校正系统 （3）计算校正环节最大超前角 （4）确定校正环节系数 （5）确定校正后剪切频率 （6）确定校正环节转角频率 C 相位超前校正 （7）确定校正环节的传递函数 （8）确定校正环节的参数 1. 根据给定的系统稳态指标，如稳态误差系数，确定开环增益Ｋ ２．绘制未校正系统的伯德图，并计算相角裕量 ３．根据给定的相角裕量　，计算所需的相角超调量 ４．令　　　　，并确定 考虑到校正后剪切频率改变所留的裕量，常取 利用Bode图进行相位超前校正 ５．确定新的剪切频率．使未校正系统的对数幅值 为　　　　 处的频率为新的剪切频率 ６．求超前校正装置的转折频率 ７．确定校正环节的传递函数． ８．确定校正环节的参数.　　　 （9）校正后的系统传递函数 串联校正 相位超前校正 相位滞后校正 相位滞后-超前校正 R1 例 要求 （1）计算开环增益及未校正系统Bode图 Ⅰ型系统 （2）未校正系统 （3）计算校正环节剪切频率 （5）确定校正环节转角频率 （4）确定校正环节系数 相位滞后校正 （6）确定校正环节的传递函数 （7）确定校正环节的参数 R1 （8）校正后的系统传递函数 串联校正 相位超前校正 相位滞后校正 相位滞后-超前校正 并联校正 反馈校正 顺馈校正 PID校正 比例控制器P 比例积分控制器PI 比例微分控制器PD 比例微积分控制器PID PID控制器设计 Ⅰ型系统（二阶期望特性系统） Ⅱ型系统 PID控制器设计 Ⅱ型系统（三阶期望特性系统） 习题