自动控制理论课件：6第六章 控制系统的综合校正.ppt

§6-4 校正装置设计的方法和依据 设计方法 时域法：困难 根轨迹：明显缺陷 频率特性：伯德图 方便 设计依据 时域指标： 闭环频域指标： 开环频域指标： 设计过程 绘制原系统伯德图 列出性能指标，看是否满足 绘出期望的伯德图 期望—原系统=校正环节 期望的伯德图 校正装置的实现 各种非线性因素和噪声干扰问题 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 复合控制： 通过在系统中引入输入或扰动作用的开环误差补偿通路（顺馈或前馈通路），与原来的反馈控制回路一起实现系统的高精度控制。 顺馈或前馈控制在控制系统中可同时采用。 从抑制扰动，减小误差的角度看，复合控制可以减轻反馈控制的负担。 ?引入复合控制的系统，反馈回路的增益可以取得小一些，从而有利于系统稳定。 顺馈或前馈是开环控制方式。 ?元器件应具有较高的参数稳定性。否则将削弱补偿效果，并给系统输出造成新的误差。 按输入(顺馈)补偿的复合校正 系统的偏差传递函数为： 若选择： 即误差完全通过顺馈通路得到补偿，系统既没有动态误差也没有稳态误差，在任何时刻都可以实现输出立即复现输入(不变性原理)，系统具有理想的时间响应特性。 无顺馈补偿时 顺馈补偿后： 顺馈补偿不改变系统的闭环特征多项式，即顺馈补偿不改变系统的稳定性 顺馈补偿采用了开环控制方式补偿输入作用下的输出误差 ！！解决了一般反馈控制系统在提高控制精度与保证系统稳定性之间存在的矛盾。 为Ⅰ型系统,所以在速度输入信号作用下, 不引入补偿装置，则系统开环传递函数 存在常值稳态误差 引入按输入补偿的作用Gc(s),则 如果选 则 但 在物理上难以实现。 如果取 , 则 这样即实现稳态补偿。 按扰动(前馈)补偿的复合校正 若扰动信号可量测，则可采用前馈补偿。 扰动作用下的闭环传递函数为 扰动作用下的误差为 扰动前馈也不改变系统闭环特征方程，即对系统稳定性无影响。 主要扰动引起的误差，由前馈通道进行全部或部分补偿。 次要扰动引起的误差由反馈控制予以抑制。 - R(s)=0 N(s) C(s) 补偿装置 放大器 滤波器 系统输出: 例: 若选 则系统的输出不受扰动的影响,但不容易物理实现。因为一般物理系统的传递函数都是分母的阶次高于或等于分子的阶次。 如果选 则在稳态情况下, * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 5．按下式确定滞后校正装置的转折（交接）频率 6．做校正后系统的伯德图，校验相角裕量． 7．校验其他性能指标，如　　　　等，必要时重新选定 ，但其值不宜选择过大．　 分析：K=5,这里是I型系统，K取5，取K5精度高， 但可能会引起校正实现困难； γ=40度, 也取下限；和超前校正一样，先满足精度的要求再加校正装置满足相位裕量； ωc 是系统的快速性要求，因为滞后校正会引起剪切频率降低，太低的剪切频率会使系统响应迟缓，在设计过程中给予考虑。 一个积分环节 两个惯性环节： 转折频率 ω1=1， 画出Bode图如下: :低频段是一条过点A的斜率为-20dB/dec的直线 在?1=1处斜率 转折为-40dB/dec : ?=1处的幅值，设为A点 在?2=4处斜率 转折为-60dB/dec 转折频率 ω2=4， 试求串联滞后校正装置参数。 w1 w2 14dB A -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 5 14=40(lgw c -lg1) wc=2.24 原系统不能满足要求；滞后校正装置又不能产生超前相角；但原系统在低频段的滞后角比较小，如果剪切频率在低频段，则系统就有足够的相位裕量.滞后校正装置的幅频特性在高频段可以产生衰减作用，利用这个性能使原系统中、高频段衰减从而得到较大的裕量 3、在原系统的相频特性中找出满足相位裕量下的频率作为校正后系统的剪切频率； 4、求出在该频率下原系统的增益；这个增益需要由校正装置来抵消,它决定了校正装置的中频宽 5、确定校正装置的转折频率应考虑其滞后角的影响，即，应离开新剪