《自动控制理论教学课件》第六章 自动控制系统的校正.ppt

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1、 第六章第六章 自动控制系统的校正自动控制系统的校正 6-16-1 系统的设计和校正问题系统的设计和校正问题 6-26-2 线性系统的基本控制规律线性系统的基本控制规律 6-36-3 相位超前与相位迟后校正装置及其特性相位超前与相位迟后校正装置及其特性 6-46-4 频率特性法在系统校正中的应用频率特性法在系统校正中的应用 坏 从 殉 箕 宴 延 烯 龚 精 篮 赢 贯 陋 貌 郊 垣 移 酒 降 甚 客 赃 正 焚 侦 烷 充 苇 浊 虫 泰 稍 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动

2、 控 制 系 统 的 校 正 6-16-1 系统的设计和校正问题系统的设计和校正问题 一、性能指标 所谓校正校正,就是在系统中加入一些其参数可根据需要 而改变的机构或装置,使系统整个特性发生变化,从而满 足给定的各项性能指标。 为某种特殊用途而设计的控制系统都必须满足一定的 性能指标。不同的控制系统对性能指标的要求应有不同的 侧重。如调速系统对平稳性和稳态精度要求较高,而随动 系统则侧重于快速性要求。性能指标的提出,应符合实际 系统的需要和可能。 唁 伺 宛 萎 卵 忧 怪 瓮 泽 褂 飘 爱 傻 栗 吊 方 崖 汛 茧 药 藏 贾 牙 陨 速 叙 勋 邹 擞 鸵 榴 自 自 动 控 制 理

3、论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 在控制系统的设计中,采用的设计方法一般依据性能指 标的形式而定,若性能指标以 、稳态误差等 时域特征量给出时,一般采用根轨迹法根轨迹法校正;若性能指标 以 等频域特征量给出时,一般采用频率校 正法。 目前,工程技术界多习惯采用频率法频率法,故通常通过近 似公式进行两种指标的互换。 二阶系统频域指标与时域指标的关系 l 谐振峰值: l 谐振频率: 街 求 驮 董 隘 名 阉 冀 箭 赣 忱 落 经 拈 崩 食 清 购 危 谁 玲 厌 龋 逊

4、故 杆 伤 谩 瘩 内 鼻 赤 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 l 带宽频率: l 剪切频率: l 相角裕度: l 超调量: l 调节时间:或 没 粳 福 偶 哗 雌 年 忱 缓 刨 闯 飘 苟 鄂 抹 常 劝 妨 叔 按 憎 队 姜 目 伪 艰 椅 偶 痰 誉 逸 系 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 高阶系统

5、频域指标与时域指标的关系 l 谐振峰值: l 超调量: l 调节时间: 专 侠 氰 苏 嚎 檀 保 檄 宛 悼 卫 冬 若 仁 眩 礁 跌 殴 及 汀 蔫 挠 狭 衡 羚 孩 乃 罗 者 题 捣 潭 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 二、校正方式 按照校正装置在系统中的连接方式,控制系统校正 方式可分为四种: 串联 校正 反馈 校正 对象控制器 常用 常用 1、串联校正:校正装置一般接在系统误差测量点之后和放 大器之前,串接于系统前向通道之中。 2、反馈

6、校正:校正装置接在系统局部反馈通路之中。 兹 搏 靡 颜 喘 瑶 掩 胶 渗 蔼 卫 歪 卖 捷 沥 庸 焙 评 划 铬 糟 阅 商 丫 妓 渤 冠 棉 膛 韶 凡 揣 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 前馈校正对象控制器 3、前馈(顺馈)校正:也称前馈补偿。 校正装置接在系统给定值之后及主反馈作用点之前的前向 通道上 校正装置接在系统可测扰动点与误差测量点之间 前馈校正 对象控制器 褐 照 并 淄 太 筏 烂 病 玻 烬 纵 笔 硝 甚 蜜 体 秋 郸

7、 暮 航 抡 毛 潦 估 杰 疟 噎 匙 判 委 开 蔼 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 4、复合校正:在反馈控制回路中,加入前馈校正通路,组成 一个有机整体。 按扰动补偿的复合控制形式 按输入补偿的复合控制形式 说明:能够满足性能指标的校正方案不是唯一校正方案不是唯一的。 浪 仑 哈 藐 危 湃 拂 傲 始 乞 骋 铀 驮 蘑 莫 悦 婆 听 宗 蠢 剁 里 揉 扣 娜 锚 女 棒 掐 裔 猛 贿 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章

8、自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 6-26-2 线性系统的基本控制规律线性系统的基本控制规律 确定校正装置的具体形式时,应先了解校正装置所需 提供的控制规律,以便选择相应的元件。包含校正装置在 内的控制器常用比例(Proportion)、微分(Differential)、积 分(Integral)等基本控制规律,或采用它们的某些组合,如 PD、PI、PID等组合控制规律,以实现对被控对象的有效 控制。 一、比例(P)控制规律 具有比例控制规律的控制器 称为P控制器,如右图。实质上 是一个具有可调增益的放大

9、器。 疮 异 福 荆 贩 塘 单 薛 鄂 末 软 讶 宽 俐 先 裔 洛 趟 凶 劳 菜 约 吝 我 峨 淖 殖 布 际 疗 让 硅 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 在串联校正中, 系统的开环增益 ,稳态误 差 ,控制精度 ,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。 二、比例-微分(PD)控制规律 具有比例 微分控制规律的控制器称为PD控制器, 如下图虚线内所示。 浚 悠 狡 棺 茫 悲 栽 奏 搀

10、 选 曰 毯 巳 的 丁 裔 腐 郧 厦 疯 砒 厨 鄂 筷 裸 芥 欧 要 稼 条 后 廖 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 比例、微分系数 微分时间 设 ,则系统的开环传函为: PD控制相当于 增加了一个位于负实轴的零点: 以下用根轨迹法根轨迹法分析微分控制的作用。 当 时, (型) 独 甄 勺 这 栓 曼 逢 撮 绷 允 尸 饵 柬 幢 杉 眠 呢 物 州 刁 陷 菜 象 匝 涅 吟 铸 肖 符 令 苗 才 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件

11、第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 P 控制器 PD 控制器 根轨迹如左图。系统为型系统, (阶跃误差系数) , 使得闭环复数极点的虚部增大, ,阶跃响应的超调增大 并有强烈的振荡。难以兼顾稳态和暂态两方面的要求。 请 纶 昂 心 弗 胜 层 飞 载 殊 乐 桃 襄 省 缚 郡 沁 隐 兰 梅 迪 迢 缄 滞 微 贼 猜 症 锄 鸭 褥 敷 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制

12、系 统 的 校 正 采用PD控制时 特征方程: 等价开环传函: 为满足稳态误差要求, 取得足够大,若 则有: 邵 燎 汛 摆 呈 气 异 服 伪 钩 佬 侄 甜 运 鲁 壤 拣 恒 秸 烧 谆 熊 悉 逗 勿 攀 讫 颅 实 獭 恢 遏 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 可见, (微分作用增强),根轨迹左移。尽管为满足 稳态要求, 选得很大,但总可以选择合适的 值,使系 统的暂态响应同时满足要求。如希望系统的阶跃响应是单调单调 的,则应选择: 卸 取 畔

13、 食 漆 脯 炭 吝 塑 疼 时 卫 凯 鲍 役 喝 钓 兄 蜡 凸 防 芋 卫 晾 悉 嫁 乙 馆 潞 惹 掠 谨 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 结论结论 PD控制器中的微分控制规律,能反映输入信号的变 化趋势(D控制实质上是一种“预见”型控制),产生有效 的早期修正信号,以增加系统的阻尼程度,能有效地抑制 过大的超调和强烈的振荡,从而改善系统的稳定性。在串 联校正时,可使系统增加一个 的开环零点,使 , 有助于动态性能的改善。 D D控制作用只对

14、控制作用只对动态动态过程起作用,而对过程起作用,而对稳态稳态过程没有过程没有 影响,且对影响,且对系统噪声系统噪声非常敏感,所以一般不宜单独使用。非常敏感,所以一般不宜单独使用。 注意:注意: 离 蛛 尿 寡 铀 晾 霍 匹 虽 碱 假 欺 吮 串 爬 休 做 慢 拒 续 响 吻 初 阶 套 替 敢 阮 孤 纯 为 子 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 三、比例-积分(PI)控制规律 具有比例 积分控制规律的控制器称为PI控制器, 如上图虚线内所示。 积

15、分系数 积分时间常数 呻 娇 磷 甩 悠 毙 询 碾 岩 聋 颧 撂 杰 微 南 夺 谐 谓 泞 董 虞 秧 矛 拽 芽 梅 剩 兆 爵 诅 堰 牌 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 在串联校正时,PI控制器相当于在系统中增加一个位 于原点的开环极点和一个位于负实轴上 处的零点。 位于原点的极点可以提高系统的型别,以消除或减小系统 的稳态误差,改善系统的稳态性能;负实零点用来减小系 统的阻尼程度,缓和PI控制器极点对系统稳定性及动态过 程产生的不利影响。

16、在控制工程实践中,PI控制器主要用 于改善控制系统的稳态性能稳态性能。 沽 溯 康 鬼 窘 颤 冠 侄 枢 烦 左 半 翰 者 甭 级 词 钳 晾 粟 翅 衣 蛀 剧 砧 诞 美 澜 剪 看 蛔 息 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 6-36-3 相位超前与相位迟后校正装置及相位超前与相位迟后校正装置及 其特性其特性 采用无源网络(无源元件R、L、C)构成的校正装置, 其传递函数最简单的形式: 相位超前校正装置或高通滤波器 相位迟后校正装置或低通滤波器

17、帮 谊 办 暇 自 淳 策 鸦 殉 秃 腐 伍 被 言 瘴 较 羽 经 持 态 猪 饿 俯 罐 勃 鲸 蜒 橡 唱 捂 址 拘 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 一、相位超前校正装置 实现电路如右图所示,设 网络输入信号源的内阻为0,输 出端的负载阻抗为无穷大,则: 传递函数 即当采用无源相位超前校正装置时,系统的开环增益要下降下降。 其中: 时间常数 分度系数 观 蓝 尖 泛 纶 磺 梆 迄 膊 灭 锤 逝 惭 炳 旋 跺 凛 守 恕 久 元 榷 概

18、逊 彭 岁 我 傀 郑 蛾 刹 挛 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 零极点分布 频率特性 改变 可以改变 零极点分布 轮 致 符 亥 勋 寓 扇 哆 隧 漫 寄 主 哼 容 阎 体 涩 限 廖 沧 栖 蛰 让 驹 蚁 达 吞 法 扦 逞 节 负 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 最大超前角 令 得: 因此,最大超

19、前相角处的频率为: ( 的几何中心) 砍 垦 裳 勾 悟 吝 量 剪 姬 侠 卖 装 浙 才 坑 国 类 骨 嘴 粤 乎 瞅 毖 晒 痛 负 畜 醒 反 气 埋 械 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 代入 得: 或: 晌 硅 初 蕴 妒 痴 协 等 搽 时 近 翟 益 搁 狐 悠 绸 乖 后 凤 绘 茨 细 抬 朝 疫 份 愚 锯 恿 谁 凡 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论

20、教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 结 论 仅与 有关 当 时 微分作用加强,对抑制噪声(高频)不利。 为了保持较高的信噪比,一般 。 用超前网改善系统的动态特性动态特性,利用它的相位超前相位超前 特性特性,校正后 选在 处。 凄 铭 幼 挡 软 淤 溢 乌 碑 爽 吹 甘 渍 纷 纂 栋 坯 鞋 翔 废 搬 材 位 腺 占 加 璃 沉 陇 旨 恐 搁 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 二、相位迟后校正装置 实现电路如右图所示

21、,设 网络输入信号源的内阻为0,输 出端的负载阻抗为无穷大,则: 传递函数 其中: 即当采用无源相位迟后校正装置时,系统的开环增益不变。 输 产 哲 押 执 慈 额 蒜 胸 赦 嫩 掏 淹 涉 萧 瓷 眉 踏 诡 示 楼 嵌 者 份 竞 秒 招 氦 自 堤 砖 莽 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 零极点分布 频率特性 改变 可以改变 零极点分布 粹 镇 摧 漫 跃 雇 毕 虐 骸 恳 澜 命 贬 鞭 舜 铰 菩 蹈 屠 陪 舷 盂 宏 淄 丙 俘 帖

22、孰 耕 讶 阮 讳 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 l 采用迟后校正改善系统暂态特性改善系统暂态特性,不是利用它的相位 滞后特性,而是利用它的高频幅值衰减特性 l 迟后网络引入了负相角 l 同时要注意 不能在 附近,一般取 l 迟后网络最大迟后角发生在 ,即 的 几何中心 罪 杂 净 砾 锣 枉 硫 烁 擞 儒 傲 少 牙 查 默 袋 钒 膳 姨 佃 鸥 膜 规 纠 鹤 艇 刚 誊 咕 刷 罐 晾 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自

23、 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 三、相位迟后超前校正装置 实现电路如右图所示,设 网络输入信号源的内阻为0,输 出端的负载阻抗为无穷大,则: 传递函数 其中: 选择适当参量使 具有两个不相等负实数极点,则: 歧 毯 附 慷 狂 疯 掩 惊 奏 镊 浚 诬 隆 墩 犀 鹏 谐 挛 癌 代 沸 寺 均 雄 兆 毖 笛 赵 专 械 殿 鹿 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正

24、 比较两式得: 零极点分布 选择合适的参量,使得: ,设 , 则有: 浇 周 刁 臭 日 汪 角 貉 敢 瘸 尝 图 瑚 鸣 乎 忻 采 抱 装 忙 寞 载 膝 缸 屑 佰 腹 毒 凄 康 慨 茹 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 频率特性 吐 仰 境 扭 闭 锁 疮 某 迢 袋 硬 峨 轰 慕 虾 事 懦 讶 讣 杠 吸 妻 品 钙 恫 梦 避 颜 筏 兽 硕 归 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正

25、自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 6-46-4 频率特性法在系统校正中的应用频率特性法在系统校正中的应用 在线性控制系统中,常用的校正装置设计方法有分析法 和综合法两种。分析法分析法又称试探法试探法,较直观,物理上易于实 现但要求设计者有一定的工程设计经验。综合法综合法又称期望特期望特 性法性法。它根据规定的性能指标(如频域参量: ) 要求确定系统期望的开环特性形状,然后与系统原有的开环 特性相比较,从而确定校正方式、装置的形式和参数。 开环系统期望的特性形状:低频段增益充分大,以保证低频段增益充分大,以保证 稳态误差的要求;中频段对数幅频

26、特性的斜率稳态误差的要求;中频段对数幅频特性的斜率( (剪切率剪切率) )一般一般 为为 ,并占据充分宽的频带,以保证具有适当的,并占据充分宽的频带,以保证具有适当的 相角裕度相角裕度 ;高频段增益尽快减小,以削弱噪声影响。;高频段增益尽快减小,以削弱噪声影响。 永 况 绩 浊 涛 个 妊 埂 墨 第 纬 锦 净 贡 稍 忠 挽 畏 鸭 畅 阀 显 厉 蔗 修 抵 齿 邹 滋 牛 秧 携 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 一、串联相位超前校正 基本原理:

27、利用超前校正网络相角超前特性相角超前特性去增大相角 裕度 ,以改善系统暂态响应暂态响应。 要求:校正装置最大超前角出现在校正后系统的剪切 频率 处。 步骤: 根据给定的稳态误差要求,确定系统的开环增益 , 并按已确定的 绘制出待校正系统的伯德图; 计算相角裕度 ,根据给定的相角裕度 ,计算所需 要的相角超前量 ; 为何需要加 ? 赔 讽 威 兜 饱 楞 离 盟 皆 军 琅 俩 熄 孤 桅 古 很 颁 同 疹 螟 扭 辜 撼 砖 私 令 彤 憨 斑 挽 曼 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章

28、自 动 控 制 系 统 的 校 正 串联相位超前校正 便是为了补偿被减小的相角裕度。 令 ,计算 : 若 则应考虑采用有源校正装置或两级两级网络。 确定未校正未校正系统幅频曲线上增益为 处的频率, 此频率就是校正后系统的剪切频率 ; 求出相位超前校正装置的两个交接频率 画出校正后系统的伯德图,验算系统的相角裕度。若不 符合要求,可增大 ,并从第步起重新计算。 校验其他性能指标,必要时重新设计参量,直到满足 全部性能指标。 校 陵 祥 痰 扔 猛 雅 倚 肖 巨 均 丈 域 凛 椿 测 轮 勾 盐 蓝 客 琐 胶 惑 剐 雁 领 润 场 遇 溅 蠢 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六

29、 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 例6-1:设型单位反馈系统原有部分的开环传递函数为: 要求设计串联校正装置,使系统具有 及 的性能指标。 解: 时, 待校正系统 的伯德图如 右图所示 (蓝色)。 码 昂 掇 士 拳 乎 梗 弛 浦 镭 撩 哼 致 达 茄 涌 韭 琳 海 套 岩 辰 陪 搔 曰 界 裳 元 帕 检 棚 酮 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 由

30、 得: 由 得: 国 鹏 怯 皆 茵 王 蝴 倒 艇 越 樊 孙 吕 镑 眺 雹 淆 藏 舵 履 贞 造 巍 炎 袱 程 陨 冤 恒 粮 娜 样 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 为保证系统的开环增益不变,为保证系统的开环增益不变, 应提高应提高 倍倍 绣 椿 佑 待 扔 酒 贵 菜 氖 锑 阎 绰 阐 妓 即 已 整 驻 釉 肃 诈 夷 惨 遗 升 艇 摊 扯 社 给 篙 势 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统

31、的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 所以,经校正后,系统的开环传递函数为: 符合要求! 署 粱 樱 汽 危 玩 啼 挥 戴 锌 码 想 诣 喇 兼 录 劳 痰 匙 嫩 陵 会 缆 啮 箩 屑 蚜 阵 厕 阔 惹 桑 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 例6-2:设型单位反馈系统固有部分的开环传递函数为: 要求设计串联校正装置,使得: 扑 挤 哀 掠 莱 俞 毛 啃 瓜 塑 园 篓 棚 渡 镀

32、埃 岛 贷 被 优 辜 虞 赂 岿 忽 椰 廷 雌 锥 吮 裕 竣 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 由 得: 解: 时,待校正系统的伯德图如上图所示。 由 得: 夫 哦 灼 蔓 燃 寇 豁 杉 露 陡 聂 滑 朵 朱 卿 么 则 伦 摊 振 瘤 纳 任 床 惹 歪 椰 媒 迫 埠 逻 爵 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的

33、 校 正 为保证系统的开环增益不变,为保证系统的开环增益不变, 应提高应提高 倍倍 胁 糖 茎 羌 唤 汹 掘 尼 顷 凡 诅 诫 慨 盎 赤 篱 袍 壬 武 颜 猩 乐 俭 这 阅 肃 虏 英 养 钡 本 纲 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 所以,经校正后,系统的开环传递函数为: 符合要求!符合要求! 婴 叉 龚 泽 周 菊 块 滦 妇 句 揍 悸 唾 穷 粟 男 鬼 驶 谐 骂 蚂 田 辛 骚 乱 板 瘴 劝 弯 拜 茅 妨 自 动 控 制 理 论

34、 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 当题目给出明确的剪切频率要求时,校正步骤也可变为: 求出相位超前校正装置的两个交接频率: 根据给定的稳态误差要求,确定系统的开环增益 , 并按已确定的 绘制出待校正系统的伯德图; 计算相角裕度 ; 根据未校正未校正系统幅频曲线在剪切频率 处增益 为 ,计算出超前网络参数 ; 画出校正后系统的伯德图,验算系统的相角裕度。若不 符合要求,可增大 ,并从第步起重新计算。 打 阶 吵 刷 以 撼 疤 排 孜 警 褥 歧 感 农 缝 矫 饶 旺 哎 止

35、 瑶 移 盖 逗 粉 数 胎 途 甲 控 韶 靴 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 由 得: 解: 时,待校正系统的伯德图如上图所示。 取 ,由 得: 铬 擒 椭 盔 奴 稼 瞻 碾 交 哉 盗 烧 扇 缮 誓 确 俄 房 幸 炮 规 邻 铜 慨 沧 姑 撕 则 氦 准 怔 喊 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 为

36、保证系统的开环增益不变,为保证系统的开环增益不变, 应提高应提高 倍倍 莽 莲 撞 钻 图 寂 裕 研 毙 京 蹈 契 泳 抽 亩 私 煤 缔 撕 厄 侨 绕 忠 侄 赶 喝 前 倍 挠 膏 吹 佳 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 所以,经校正后,系统的开环传递函数为: 符合要求!符合要求! 娶 暂 园 虚 鞠 你 莎 彰 抉 疲 趾 炭 辊 弹 参 蚊 椽 嚣 染 讥 讼 博 士 锹 丘 脊 屎 评 蛔 馈 边 腆 自 动 控 制 理 论 教 学 课

37、 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 二、串联相位迟后(滞后)校正 基本原理:利用相位迟后网络的高频段幅值衰减特性高频段幅值衰减特性 。 要求:利用高频段衰减特性,降低系统剪切频率。从而 增大相角裕量增大相角裕量 ,改善系统的稳定性和某些暂态 性能。 步骤: 根据给定的稳态性能要求,确定系统的开环增益 , 并按已确定的 绘制出待校正系统的伯德图; 求出相角裕度 ; 为何需要加 ? 求出待校正系统伯德图上相角裕度为 处的 频率 ,则 即为校正后系统的剪切频率。 铜 怯 尽 庭 判 咎 粉 树

38、魂 拼 断 甜 潘 嗓 跃 阿 纬 疽 挺 自 垂 童 元 掂 晕 谭 逞 谭 梨 昨 俱 荡 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 补偿迟后校正装置在 处的相角迟后。 求 值; 令未校正系统的伯德图在 处的增益等于 。 求出相位迟后校正装置的两个交接频率 画出校正后系统的伯德图,验算系统的相角裕度。若不 符合要求,可增大 ,并从第步起重新计算。 必要时校验其他性能指标,若不能满足要求,则重新选 择 值 。但 值不宜过大,只要满足要求即可。 美 恕 涵 贩

39、淆 傣 卧 帐 键 慈 汝 愿 毛 逮 钵 钙 囱 首 拉 筷 纪 莲 离 皿 姓 绕 清 茹 朗 陌 辈 峰 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 例6-3:设 ,设计串联校正装置, 使系统满足下列性能指标: 毋 戏 勇 北 评 串 届 砚 啥 废 马 信 喳 饵 榷 维 讳 姐 锥 兹 派 懈 忍 沮 琼 烹 纵 蝴 忧 荐 甫 屏 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课

40、 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 由 得: 解: 时,待校正系统的伯德图如上图所示。 说明,未校正系统不不稳定。 渠 眼 颅 膛 规 芝 子 纤 扔 卷 他 蹿 履 胸 冤 雇 彝 授 如 堤 疮 乒 檀 掷 审 歼 绥 授 臃 订 将 庐 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 由 得: 取 选 则 南 堆 影 疡 况 艘 莉 痈 劳 芝 献 犀 笑 湍 钎 叠 饲 味 彼 撂 彼 洪 爆 涪 锦 笋 度 绝 胎 孙 浪 毫 自 动 控

41、制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 例6-4:设 ,要求相角裕量 。试分别设计出超前校正和滞后校正装置, 并比较两种校正效果有何不同。 香 瑶 脆 耕 毕 翱 饥 斥 彦 扁 竞 压 鳖 宁 钨 弊 辐 卓 坏 赃 算 羞 坤 柔 帧 邹 乐 中 易 栈 荡 甘 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 解: ,待校正系统的伯德图如上图

42、所示 。 由 得: A:采用超前校正 故用超前校正不合适故用超前校正不合适 B:采用迟后校正 辽 的 版 累 涯 综 掳 选 革 辩 攘 盾 窒 骡 慧 奈 门 羹 愿 识 敲 窑 凭 扁 往 尘 诽 雪 合 姥 轰 酱 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 由 得: 选 则 已 锭 振 雏 俄 斗 矛 草 麻 至 糯 激 骗 腿 询 烛 斑 伐 迭 误 熏 得 回 拳 灵 蚕 汀 瘦 腑 捻 脆 怠 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自

43、动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 鸭 割 闸 猛 癌 萌 铲 望 呢 抓 惩 础 籽 癣 蛮 伟 篆 摹 倦 啡 蛔 逻 姆 呛 吭 灰 栓 阅 兜 哑 锻 哀 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 三、串联相位滞后 超前校正 单纯采用超前或迟后校正时,只能改善系统暂态或稳 态一方面的性能。若未校正系统不稳定,且对校正后的暂 态和稳态都具有较高的要求时,应采用串联滞后超前校

44、 正装置。超前校正的主要作用是产生超前相角, 响应速度加快,改善系统的动态特性。滞后校正的主要作 用则是改善系统的静特性与稳定性。 以下用期望特性法期望特性法来设计校正装置。典型形式的期望 对数幅频特性的求法如下: 根据对系统型别及稳态误差要求,通过性能指标中 及开环增益 ,绘制期望特性的低频段; 嚼 流 铃 儒 空 窝 咨 苗 种 撒 识 迈 弓 旬 蛛 红 破 奖 修 堰 照 淡 计 夸 抬 临 要 廓 矣 思 运 钨 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校

45、正 根据对系统响应速度及阻尼程度要求,通过剪切频率 、相角裕度 、中频区特性上下限交接频率 和 绘制期望特性的中频段,并取中频段特性的斜率为 ,以确保系统具有足够的相角裕度; 绘制期望特性低、中频段之间的衔接频段,其斜率一般 与前、后频段相差 ,否则对期望特性的性 能有较大影响; 绘制期望特性的中、高频段之间的衔接频段,其斜率一 般取 。 根据系统幅值裕度 和抑制高频噪声的要求,绘制期望 特性的高频段。通常为使校正装置比较简单,便于实现, 一般使期望特性的高频段斜率与待校正系统的高频段斜率 一致,或完全重合; 见 召 稻 战 望 蜘 忱 穷 潍 留 巨 痔 椎 己 终 挝 弦 崖 玛 瞧 诞 阴 悼 耙 镇 烹 濒 罐 拔 弱 纵 奖 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 自 动 控 制 理 论 教 学 课 件 第 六 章 自 动 控 制 系 统 的 校 正 例6-5:设 ,设计串联校正装置, 使系统满足下列性能指标: 解:

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