控制系统的综合与校正.pptVIP

图6.27对系统结构图作变换复合控制校正设计01复合控制的概念02所谓复合控制，就是在反馈闭环控制的基础上，引入前馈装置，产生与输入(给定输入或扰动输入)有关的补偿作用实行开环控制。复合控制系统综合的基本思路是：对0301这两部分分别进行综合，根据动态性能要求综合反馈控制部分，根据稳态精度要求综合前控补偿部分，然后进行校验和修改，直至获得满意的结果。026.5.2按扰动补偿的复合控制系统03设按扰动补偿的复合控制系统如图6.28。图6.28按扰动补偿的复合控制系统[例9]设随动系统如图6.29所示，图6.29中K1为综合放大器的传递系数，1/(T1s+1)为滤波器的传递函数，Km/s(Tms+1)为执行电机的传递函数。N(s)为负载力矩，即本系统的扰动量。要求选择适当的前馈补偿装置GN(s)，使系统输出不受扰动影响。（6.54）令（6.53）解设扰动量N(s)可测出。选择GN(s)如图6.29构成前馈通道。由图6.29可求出扰动对输出的影响(即N(s)引起的输出)。图6.29例9按扰动补偿的复合控制系统01校正后系统开环对数渐近幅频特性，即期望特性的传递函数为:6.3基于根轨迹法的串联校正设计026.3.1串联超前校正01将无源超前校正装置的传递函数（6.9）改写为：02（6.30）可得无源超前校正装置的零点、极点，其零点、极点在根平面上的分布如图6.17所示。01当性能指标以时域特征量给出时，采用根轨迹法进行校正比较方便。02图6.17无源超前网络的零点、极点分布图1根据对校正后系统性能指标的要求，确定闭环系统希望主导极点的位置。32作出原系统的根轨迹图。应用根轨迹法设计串联超前校正装置的步骤，归纳为：一般情况下，通过调整开环增益无法产生希望的主导极点，必须计算出超前网络应提供多大相角，才能使校正后的系统根轨迹通过希望的主导极点。01（6.31）01应用图解法确定能产生相角为的串联超前网络的零点极点位置，即串联超前校正网络的参数。验算性能指标。（6.32）如前所述，当原系统已具有比较满意的动态性能，而稳态性能不能满足要求时，可采用串联滞后校正。应用根轨迹法设计串联滞后校正网络，可归纳为如下步骤：6.3.2串联滞后校正作出原系统的根轨迹图，根据调节时间的要求，判断采用滞后校正的可能性。如上所述，采用滞后校正根轨迹只是局部变化，整个根轨迹不会向虚轴左面移动，因而原系统复数根轨迹在实轴上的分离位置|dmax|是希望主导极点可能的最大实部，而tmin≈3.5/|dmax|则是采用滞后校正后系统可能具有的最小调节时间，如果指标要求的调节时间ts≥tmin，则采用滞后校正是可能的。01根据动态性能指标确定希望主导极点的位置。02用10°夹角法则确定滞后网络零点，并近似计算主导极点处的根轨迹增益。为使滞后网络的零点、极点充分接近坐标原点，可在希望主导极点之一的s1点作一条与s1O直线夹角为10°(或小于10°)的直线，此直线与负实轴的交点设为滞后网络的零点zc，这就是10°夹角法。由于滞后网络的极点pc更靠近坐标原点，在实际应用时，可认为pc位于坐标原点，这就可以应用幅值条件近似计算出s1的根轨迹增益。根据要求的稳态性能指标计算滞后网络参数。应用相角条件，验算希望主导极点是否位于已校正系统的根轨迹上。校验系统各项性能指标是否满足要求。6.3.3滞后-超前校正如果系统校正前其动态性能和稳态性能都不满足要求，而且距性能指标甚远，可以采用滞后-超前校正。其设计步骤如下：根据对系统提出的性能指标，在根平面上确定系统的希望闭环主导极点；010203为使闭环主导极点位于希望的位置，计算出滞后-超前网络需要的超前相位；根据对系统稳态指标的要求，计算原系统开环增益应提高的倍数；滞后-超前校正网络的传递函数01该式前面部分起滞后作用，后面部分起超前作用。滞后部分的时间常数T1要选得足够大。设s1是希望主导极点之一，使得：02（6.46）s1位于校正后系统的根轨迹上，应满足幅值条件，即:考虑式(6.46)，可得:（6.47）（6.48）A由式(6.47)和式(6.48)可确定T2和β值。B根据步骤得到的β值选择T1值，使C为在工程中能够实现，滞后-超前网络滞后部分的最大时间常数βT1不宜取得太大。反馈校正的原理如将校正装置Gc(s)与原系统某一部分构成一个局部反馈回路，如图6.24所示，校正装置设置在局部反馈回路的反馈通道中，就形成了反