吉林大学自动控制原理第6章.pdf

第六章 线性系统的校正方法 §6.1 系统的设计与校正问题 §6.2 常用校正装置及其特性 §6.3 串联校正 §6.4 反馈校正 §6.5 复合校正 自动控制原理课程 的任务与体 系结构 校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变 的辅助机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定 的各项性能指标，这里所用的辅助机构或装置又称为校正装置。 §6.1 系统的设计与校正问题 设计一个自动控制系统一般经过以下三步： v 根据任务要求，选定控制对象 ； v 根据性能指标的要求，确定系统的控制规律，并设计出满足这个控 制规律的控制器，初步选定构成控制器的元器件 ； v 将选定的控制对象和控制器组成控制系统，如果构成的系统不能满 足或不能全部满足设计要求的性能指标，还必须增加合适的元件， 按一定的方式连接到原系统中，使重新组合起来的系统全面满足设 计要求。 控制器 控制对象 原系统 原系统 校正装置 校正系统 能使系统的控制性能满足控制要求而有目的地增添的元件 称为控制系统的校正元件或称校正装置。 系统分析与校正的差别 u 系统分析的任务是根据已知的系统，求出系统的性能指 标和分析这些性能指标与系统参数之间的关系，分析的 结果具有唯一性。 u 系统的综合与校正的任务是根据控制系统应具备的性能 指标以及原系统在性能指标上的缺陷来确定校正装置 元 ( 件 的结构、参数和连接方式。从逻辑上讲，系统的综合 ) 与校正是系统分析的逆问题。同时，满足系统性能指标 的校正装置的结构、参数和连接方式不是唯一的，需对 系统各方面性能、成本、体积、重量以及可行性综合考 虑，选出最佳方案。 §6.1.1 控制 系统的性能指标 Ø 对于一些控制系统而言，之所以需要校正，主要的 原因就在于系统的性能指标不符合要求。 Ø 在工程上，根据不同的工作环境、工作条件以及生 产要求，对控制系统的性能要求也相应地有所不同。 Ø 一般来说，评价控制系统优劣的性能指标有两种体 系时域指标和频域指标。 1. 时域指标 Ø 稳态指标 稳态误差ess Ø 动态指标 上升时间t 、超调量 ％ 、调节时间t 、峰值时间t σ r s p 2. 频域指标 开环频域指标，包括截止频率 、 相位裕度 和幅值 Ø ωc γ 裕度 。 h Ø 闭环频域指标，包括闭环谐振峰值Mr、 谐振频率ωr和 带宽频率ωb 。 系统频域指标与时域指标的关系 （1）二阶系统频域指标与时域指标的关系 2 w 二阶系统开环频率特性为 G(j w) = n j w (j w + 2xw n ) 2 1 谐振频率w =w 1- 2x (x £ 0.707)