线性系统的校正方法.ppt

线性系统的校正方法; 校正的实质均表现为修改描述系统运动规律的数学模型。 超前校正，滞后校正，滞后-超前校正，用校正装置的不同特性改善系统的动态特性和稳态特性。 设计校正装置的过程是一个多次试探的过程并带有许多经验，计算机辅助设计为系统校正装置的设计提供了有效手段。 ; 对一个控制系统来说,如果它的元部件、参数已经给定,就要分析或估算系统的性能，看它能否满足所要求的各项性能指标，一般把解决这类问题的过程称为系统的分析。 ; 在实际工程控制问题中，还有另一类问题需要考虑，即被控对象已知，性能指标预先给定，要求设计控制器的结构和参数，使控制器和被控对象组成一个性能满足要求的系统。 这类问题称为系统的综合与校正，或者称为系统的设计。 ; 系统设计的目的：在系统中引入合适的附加装置，使原有系统的缺点得到校正，从而满足一定的性能指标，引入的附加装置称为校正装置。;6.1 校正的基本概念 ; 系统的性能指标，按其类型可以分为： (1) 时域性能指标：包括稳态性能指标和动态性能指标； (2) 频域性能指标：包括开环频域指标和闭环频域指标； (3) 综合性能指标(误差积分准则) 。;1. 时域性能指标;(2) 动态指标 上升时间tr 峰值时间tp 调整时间ts 最大超调量(或最大百分比超调量) Mp 振荡次数N;2. 频域性能指标 (1) 开环频域指标：开环截止频率ωc (rad/s) ； 相角裕量γ(°) ；幅值裕量Kg 。 (2) 闭环频域指标：一般应对闭环频率特性提出要求。 谐振频率ωr ；谐振峰值 Mr ； 闭环截止频率ωb与闭环带宽0~ωb;6.1.2 系统的校正方式;图6-1 串联校正 ;图6-2 反馈校正;3. 前置校正 前置校正又称为前馈校正，是在系统反馈回路之外采用的校正方式之一，如图6-3所示。;4. 干扰补偿 干扰补偿装置Gc(s)直接或间接测量干扰信号n(t)，并经变换后接入系统，形成一条附加的、对干扰的影响进行补偿的通道，如图6-4所示。; 根据校正装置的特性，校正装置可分为超前校正装置、滞后校正装置和滞后-超前校正装置。;(2) 滞后校正装置 校正装置输出信号在相位上落后于输入信号，即校正装置具有负的相角特性，这种校正装置称为滞后校正装置，对系统的校正称为滞后校正。 ;(3) 滞后-超前校正装置 若校正装置在某一频率范围内具有负的相角特性，而在另一频率范围内却具有正的相角特性，这种校正装置称滞后-超前校正装置，对系统的校正称为滞后-超前校正。; 综上所述，控制系统的校正不会像系统分析那样只有单一答案, 也就是说,能够满足性能指标的校正方案不是唯一的。 在进行校正时还应注意, 性能指标不是越高越好, 因为性能指标太高会提高成本。 另外当所要求的各项指标发生矛盾时, 需要折衷处理。 ;6.3 校正装置及其特性;该超前校正装置的传递函数为; 从校正装置的表达式可看出，采用无源相位超前校正装置时，系统的开环增益要下降a倍。 为了补偿超前网络带来的幅值衰减，通常在采用无源RC超前校正装置的同时串入一个放大倍数Kc=a的放大器。;超前校正网络加放大器后，校正装置的传递函数;相频曲线具有正相角，即网络的稳态输出在相位上超前于输入，故称为超前校正网络。;相位超前网络的相角可用下式计算： ;由上式可得 ;第二十七页，共四十五页，2022年，8月28日; 超前校正的主要作用是产生超前角, 可以用它部分地补偿被校正对象在截止频率ωc附近的相角迟后, 以提高系统的相角裕度, 改善系统的动态性能。 PD控制器也是一种超前校正装置。 ; 在设计、分析控制系统时，最常用的方法是所谓频率法。 频域法进行系统校正是一种间接方法，依据的不是时域指标而是频域指标。通常采用相角裕量等表征系统的相对稳定性，用开环截止频率 表征系统的快速性。 ; 当给定的指标是时域指标时，首先需要转化为频域指标，才能够进行频域设计。 应用频率法对系统进行校正，其目的是改变频率特性的形状，使校正后的系统频率特性具有合适的低频、中频和高频特性以及足够的稳定裕量，从而满足所要求的性能指标。 ;