《潘丰徐颖秦06控制系统的设计与校正2》-精选课件(公开).pptVIP

江南大学物联网工程学院——自动控制原理 江南大学物联网工程学院——自动控制原理 §6.6 期望特性法串联校正 基本思想： 1. 期望幅频Bode的绘制——“三段两过渡” 低频段 过渡段 高频段 中频段 性能指标 绘期望L(ω) 绘制L0(ω) Lc(ω)=L(ω) - L0(ω) 原系统G0(s) 一般用于高阶系统的校正 （1）绘中频段：ω2 ~ ω3 则： 过ωc在ω2、 ω3之间作-20dB/dec的直线段则为系统中频段。 注意： 在选取ω2、ω3时，一般要求中频宽度： （3）绘低、中频段之间的过渡段： ω1 ~ ω2 过ω2 作 -40dB/dec直线段与低频段的交点频率即为ω1。 （4）绘高频段： ω4 ~ ∞ 为使校正装置易于实现，一般使原系统的高频特性斜率和期望特性的高频特性斜率相同，或完全重合。 (5) 绘中、高频段之间的过渡段： ω3 ~ ω4 过ω3 作-40dB/dec直线段与高频段的交点频率即为ω4。 （2）绘低频段：0 ~ ω1 根据ess或Kv（Ka） K，过（1，20lgK）作-20dB/dec (-40dB/dec)直线段至ω1则为系统低频段。 2. 期望特性法校正步骤 【P186例6-5】 作业：P207习题6-10、6-11、6-13 §6.7 反馈校正 6.5.1 反馈校正的原理与特点 局部反馈 校正后系统开环传递函数为 反馈作用的讨论： 反馈作用较弱时： 反馈作用较强时： 反馈校正的原理： ①用反馈校正装置包围原系统前向通道中，影响系统性能改善的一个或多个环节，形成局部反馈环； ②在该反馈环的开环对数幅频值远远大于1时，整个系统的频率特性或局部反馈环的频率特性主要由校正装置决定，而与被校正装置所包围的部分无关； ③在系统设计时，只要合理选择校正装置的结构和参数，就可使系统的频率特性朝着期望的目标变化，从而改善系统性能。 反馈校正的特点： ①负反馈可减弱参数变化对系统性能的影响（抗内环扰动性）。 ②负反馈可以消除系统中不希望有的环节 ③硬（比例）负反馈可提高系统的快速性。 ④软（微分）负反馈可提高系统的相对稳定性。 其中： 其中： 硬反馈校正 软反馈校正 6.5.2 反馈校正的设计 思路：根据系统提出的性能指标，绘出系统的期望特性，然后与原系统的频率特性相比较，进而确定反馈校正装置。 原系统的开环传递函数为: 校正后系统开环传递函数为: 反馈校正的设计步骤：见P189（1）~（5）。 P190【例6-6】 3. 复合控制系统（Compound Control System） 定义：开环控制和闭环控制相结合的一种控制方式 构成高精度控制系统的一种有效控制方式，使控制系统具有良好的控制性能。 复合控制的两种基本形式： （1）按输入前馈补偿的复合控制 （2）按干扰前馈补偿的复合控制 结构见下图。 原理：“双通道原理”。即通过引入补偿装置，将产生误差的两个输入信号的通道“分为”双通道，从而使其产生的误差在两个通道中正负叠加为零，提高控制精度。 图1.8 干扰补偿的复合控制系统框图 输入量 控制器 控制对象 测量元件 输出量 × 反馈回路 被控量 干扰量 前馈补偿 按扰动通道补偿的复合控制 通道1：C1(s)=G2(s)D(s) 通道2：C2(s)=Gc(s)G1(s)G2(s)D(s) 令：C1(s)+ C2(s)=0 扰动全补偿条件 前馈补偿 输出量 被控量 图1.9 输入补偿的复合控制系统框图 输入量 控制器 控制对象 测量元件 × 反馈回路 干扰量 × 按输入通道补偿 通道1：E1(s)=R(s) 通道2：E2(s)=Gc(s)G2(s)R(s) 令：E1(s)+ E2(s)=0 给定全补偿条件 【例6.6】 一单位反馈的最小相位系统开环对数幅频特性如图所示。其中虚线是未校正的，实线是校正后的。要求： （1）求串联校正装置传函Gc(s)； （2）求校正后，使系统闭环稳定时开环增益K的取值范围。 解：（1）由L C (ω) = L (ω) – L 0(ω)绘图如下。 0.1 0. 4 1 2 3 10 20 ω L0(ω) - 40dB/dec - 60dB/dec - 20dB/dec 50 40 30 20 10 0 - 10 - 20 - 30 - 40 L(ω)/dB Lc(ω) 20dB/dec 40dB/dec 20dB/dec Kc L (ω) - 2