案例成果自控第6章1讲.pptx

第六章 控制系统的校正(设计); 自动控制系统是由控制器及被控对象组成。 分析：已知结构、参数→数学模型→动、静态性能分析→性能指标与参数的关系 设计：实际→性能指标→选择控制方案、结构→参数、元器件→建立实用系统 设计问题更复杂： （1）答案不唯一 （2）选择结构、参数时，在满足性能指标上→相互矛盾→需折中，复杂化 （3）技术要求、经济性、可靠性、安装工艺、使用环境、能源供应、物理实现等问题。;; 当自动控制系统的稳态性能或动态性能不能满足所要求的性能指标时,首先考虑调整系统中的可以调整的参数，若通过调整参数仍无法满足要求时,则可在原有的系统中有目的的增添一些装置和元件,人为地改变系统的结构和性能,使之满足所要求的性能指标，我们把这项工作称为“系统校正”(System Compensation),增添的装置和元件称为校正装置和校正元件, 又称补偿器（Compensator）.;一: 控制系统的性能指标 ;2、动态性能指标;校 正 方 法; 串联校正 结构较简单，易于实现，而反馈校正设计更多的依赖于设计者的经验. 串联校正可在保证系统稳态精度的前提下改善系统的动态性能，不引入积分环节和影响系统开环增益。 在串联校正中，根据校正装置对系统开环频率特性相位的影响，可分为超前校正、滞后校正和滞后—超前校正。 ;三. 校正装置的种类（组成元件）;2:有源校正装置 以运算放大器为核心组成的校正网络;6.2 超前校正;一：超前校正的装置; 超前校正装置的伯德图;Gc(s);超前校正装置伯德图特点 1）低频段为0dB,意味着它与系统串联后不影响系统低频段的特性 2）转折频率之间渐近线斜率为20dB/dec起微分作用,高频段; 3）?(?)在整个频率范围内都0o,具有相位超前作用; ?(?)有最大值? m. ; ?m;2、串联超前校正装置对被校正系统性能的影响 ; 产生超前相角，可部分补偿系统不可变部分在幅值穿越频率附近的相角滞后，提高系统的相位裕量，改善系统的动态特性。;Gc(s);例1: 一个I型单位反馈系统未校正前的开环传递函数如下，要求设计串联校正装置，使系统的静态速度误差Kv ≥ 100，相位裕量γ≥30??, 剪切频率?c ≥45/s. ;一般步骤 ;(4) 令?m =?c , 求出超前校正的2个转折频率 (5) 计算固有部分在?c处的幅值增益, 与超前校正装置在?c处的幅值增益, 若 L（?c）= LC（?c）+ Lo（?c）0则校正后的幅值穿越频率比预选值高. 如高出许多, 宜采用滞后-超前校正; 如略高一点,只需要核算此时幅值穿越频率处的相位裕量,若满足要求,设计完毕; 否则，转第2步重新计算，直到满足要求。 使校正装置的最大相位超前角?m出现在校正后的幅值穿越频率的位置上, 此频率即为校正后系统的幅值穿越频率. 使校正之后的对数幅值为 L（?’c）= LC（?’c）+ Lo（?’c）=0;2020/10/29;(2) 根据频域指标预选 ;（3）求校正装置的参数? 由于所需相角超前量不大于60?，计算求出校正装置的参数?;2020/10/29;2020/10/29;一般步骤 ;(4) 令?m =?c , 求出超前校正的2个转折频率 (5) 计算固有部分在?c处的幅值增益, 与超前校正装置在?c处的幅值增益, 若 L（?c）= LC（?c）+ Lo（?c）0则校正后的幅值穿越频率比预选值高. 如高出许多, 宜采用滞后-超前校正; 如略高一点,只需要核算此时幅值穿越频率处的相位裕量,若满足要求,设计完毕; 否则，转第2步重新计算，直到满足要求。 使校正装置的最大相位超前角?m出现在校正后的幅值穿越频率的位置上, 此频率即为校正后系统的幅值穿越频率. 使校正之后的对数幅值为 L（?’c）= LC（?’c）+ Lo（?’c）=0;第六章 控制系统的校正;小结： 通过前面的分析可知,超前校正具有如下的优点: (1) 超前校正装置可以抬高系统中频段,并提供超前相角增加系统的相位裕量，改善系统的稳定性。 (2) 使系统的幅值穿越频率右移，改善响应的快速性。 (3) 超前校正装置所要求的时间常数是容易满足的。 ; 缺点: (1) 由于带宽加宽，高频段对数幅值上升，为抑制高频噪声, 对放大器或电路的其它组成部分提出了更高要求； (2)若被校正系统的?(?)在?c附近过小或有急速