自动控制原理教学课件.pptVIP

相当于对给定值信号进行整形和滤波后再送入反馈系统串联校正和反馈校正属于主反馈回路之内的校正。前馈补偿和扰动补偿属于主回路之外校正。对系统校正可采取以上（除扰动补偿外）四种方式中任何一种，也可采用某种组合。对扰动信号直接或间测量，形成附加扰动补偿通道校正设计的方法频率法主要是应用开环Bode图。基本做法是利用适当的校正装置的Bode图，配合开环增益的调整来修改原来的开环系统Bode图，使得开环系统经校正和增益调整后的Bode图符合性能指标要求。1即，原开环Bode图＋校正环节Bode图＋增益调整＝校正后的开环Bode图2根轨迹法在系统中加入校正装置，相当于增加了新的开环零极点，这些零极点将使校正后的闭环根轨迹，向有利于改善系统性能的方向改变，系统闭环零极点重新布置，从而满足闭环系统性能要求。6.2线性系统的基本控制规律校正装置中最常用的是PID控制规律。PID控制是比例积分微分控制的简称。在科学技术特别是电子计算机迅速发展的今天，涌现出许多新的控制方法，但PID由于它自身的优点仍然是得到最广泛应用的基本控制规律。增加校正装置，可改变了描述系统运动过程的微分方程，从而改变系统响应。01具有不同比例关系的校正器可以改变微分方程相应项的系数，改变系统零极点分布，从而改变系统响应。02为了更大程度地改变系统运动微分方程，以使系统具有所要求的暂态和稳态性能，应使用具有微分和积分功能的校正器。03PID控制具有以下优点：01原理简单，使用方便；适应性强,按PID控制规律进行工作的控制器早已商品化，即使目前必威体育精装版式的过程控制计算机，其基本控制功能也仍然是PID控制；鲁棒性强，即其控制品质对被控制对象特性的变化不大敏感。02在控制系统的设计与校正中，PID控制规律的优越性是明显的，它的基本原理却比较简单。基本PID控制规律可描述为这里KP、KI、KD为常数。设计者的问题是如何恰当地组合这些元件或环节，确定连接方式以及它们的参数，以便使系统全面满足所要求的性能指标。比例控制器的传递函数为01式中，KP称为比例系数或增益（视情况可设置为正或负）。02比例控制器作用于系统，结构如图6-5所示。系统的特征方程03比例（P）控制作用04图6-5具有比例控制器的系统比例控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。在信号变换过程中，比例控制器只改变信号的增益而不影响其相位。在串联校正中，加大控制器增益Kp，可以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差，从而提高系统的控制精度，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定。因此，在系统校正设计中，很少单独使用比例控制规律。讨论：6.2.2比例微分（PD）控制作用01比例微分控制的传递函数为03采用比例微分（PD）校正二阶系统的结构框图如图6-6所示。02式中，KD称为微分增益。04控制器的输出信号：图6-6具有PD控制器的系统原系统的开环传递函数：串入PD控制器后系统的开环传递函数：图6-7微分作用的波形图微分控制对系统的影响可通过系统单位阶跃响应的作用来说明。设系统仅有比例控制的单位阶跃响应如图6-7（a）所示，相应的误差信号及其误差对时间的导数分别示于图6-7（b）和（c）。从图（a）可看出，仅有比例控制时系统阶跃响应有相当大的超调量和较强烈的振荡。微分控制反映误差的变化率，只有当误差随时间变化时，微分作用才会对系统起作用，而对无变化或缓慢变化的对象不起作用，因此微分控制在任何情况下不能单独地与被控对象串联使用，而只能构成PD或PID控制。另外，微分控制有放大噪声信号的缺点。第6章控制系统的设计和校正内容提要为改善系统的动态性能和稳态性能，常在系统中附加校正装置，这就是系统校正。按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正，反馈校正和复合校正。根据校正装置的特性又可分为超前校正，滞后校正，滞后-超前校正。校正的实质均表现为修改描述系统运动规律的数学模型。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。知识要点01线性系统的基本控制规律比例（P）、积分（I）、比例-微分（PD）、比例-积分（PI）和比例-积分-微分（PID）控制规律。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。串联校正，反馈校正和复合校正。02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，即往往事先确定了要求满足的性能指标