清华大学PPT自动控制系统和应用第10章.ppt

第10章 自动控制系统的校正 （时间：3次课，6学时） 第10章 自动控制系统的校正 前已论及，控制系统是为完成特定任务而设置的一系列元件的组合。为完成既定任务，需对控制系统提出要求，通常以性能指标来表示，这些指标常常与精度、相对稳定性和响应速度等有关。当系统通过调整参数(如增益)也不能全面满足性能指标要求时，就需对系统进行校正。 本章将首先介绍系统校正的有关概念，接着特别介绍串联校正中的相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后—超前校正和PID校正，以及反馈校正和顺馈补偿。应掌握各种校正的特点，对系统性能的影响及其实现的方法。 第10章 自动控制系统的校正 10.1 系统的校正 10.2 串 联 校 正 10.3 PID校正 10.4 反 馈 校 正 10.5 顺 馈 补 偿 10.1 系统的校正 10.1.1 校正的含义 10.1.2 校正的实质 10.1.3 校正方式 10.1 系统的校正 10.1.1 校正的含义 一个系统的性能指标总是根据它所要完成的具体任务规定的。一般情况下，几个性能指标的要求往往是矛盾的，例如，增大开环增益能减少稳态误差，但又会影响系统的瞬态响应，甚至破坏系统的稳定性。也就是说，仅仅依靠调整参数，并不一定能使系统全面地满足性能指标的要求。此时，可在原有系统中，有目的地增添一些装置或元件，使系统全面地满足性能指标的要求。我们把这种在系统中增加新的环节，以改善系统性能的方法称为对系统进行校正。新增的环节(或装置)称为校正环节(或校正装置)。 10.1.2 校正的实质 10.1.2 校正的实质 10.1.2 校正的实质 10.1.3 校正方式 10.1.3 校正方式 10.1.3 校正方式 10.2 串 联 校 正 10.2.1 相位超前校正 10.2.2 相位滞后校正 10.2.3 相位滞后—超前校正 10.2 串 联 校 正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 10.2.1 相位超前校正 综上所述，串联超前校正环节增大了相位裕度，加大了带宽。这意味着提高了系统的相对稳定性，加快了系统的响应速度，使过渡过程得到显著改善。但由于系统的增益和型次都未变，所以基本保持了校正前的稳态精度。 10.2.2 相位滞后校正 10.2.2 相位滞后校正 10.2.2 相位滞后校正 10.2.2 相位滞后校正 10.2.2 相位滞后校正 10.2.2 相位滞后校正 10.2.2 相位滞后校正 10.2.2 相位滞后校正 10.2.2 相位滞后校正 10.2.3 相位滞后—超前校正 10.2.3 相位滞后—超前校正 10.2.3 相位滞后—超前校正 10.2.3 相位滞后—超前校正 10.2.3 相位滞后—超前校正 10.2.3 相位滞后—超前校正 10.2.3 相位滞后—超前校正 10.2.3 相位滞后—超前校正 10.3 PID校正 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.2 PID调节器的设计 10.3 PID校正 前述相位超前、相位滞后及相位滞后—超前校正环节都是由电阻和电容组成的网络，统称为无源校正环节。这类校正环节结构简单，但是本身没有放大作用，而且输入阻抗低，输出阻抗高。当系统要求较高时，常常采用有源校正环节。有源校正环节一般是由运算放大器和电阻、电容组成的反馈网络连接而成，被广泛应用于工程控制系统中，常常被称为调节器。其中按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID调节器(亦称PID校正器)是应用最为广泛的一种调节器。PID调节器已经形成了典型结构，其参数整定方便，结构改变灵活(有P、PI、PD、PID等)，在许多控制系统中获得了良好的效果。 10.3 PID校正 10.3 PID校正 10.3 PID校正 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.1 PID控制规律分析 10.3.2 PID调节器的设计 10.3.2 PID调节器的设计