《自动控制原理 教学课件 ppt 作者 任彦硕 主编 第6章 系统校正》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制原理 教学课件 ppt 作者 任彦硕 主编 第6章 系统校正（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 自动控制系统的校正,1. 串联校正 2. 反馈校正 3. 前馈校正,第一节 控制系统校正的一般概念,a) 串联校正 b) 反馈(并联)校正 c) 按输入量的前馈校正 d) 按扰动量的前馈校正 图6-1 系统校正方式,二、性能指标,1. 稳态性能指标,2. 暂态性能指标：（1）时域指标：,（2）复频域指标：,（3）频域指标：,开环、闭环频域指标,第二节 校正装置及其特性,一、超前校正装置及PD控制器,1. 有源超前校正装置,2. PD控制器,二、滞后校正装置及PI控制器,1. 有源滞后校正装置,2. PI控制器,三、滞后超前校正装置及PID控制器,1. 有源滞后超前校正装置,2. PID
2、控制器,第三节 频域法串联校正,一、串联超前校正,例61 已知某控制系统的固有开环传递函数为,要求校正后满足， 试确定校正网络的传递函数。,解,解得,解得， ， ， 。校正后的传递函数为,校正后系统的相位裕度为,满足要求。,二、串联滞后校正,例62 已知开环传递函数为 采用串联滞后校正，使校正后的 ，,解 选择的有源滞后网络应具有如下形式的传递函数,取 ，则提高增益后的开环传递函数为,能够满足稳态误差的要求。,频率特性为,对数幅频特性为,半对数相频特性为,认为,在穿越频率处 ，有,解得 校正前的相位裕度为,不满足要求。,式中， 为校正后的相位裕度； 。,在 的频率点原系统有22db的增益，校正
3、网络将其衰减至0db需要提供-22db的幅频衰减值，即,解得,选取 则,得到校正网络相位滞后部分的传递函数为,考虑到 ，则校正网络的传递函数应为,校正后系统的开环传递函数为,相位裕度为 满足要求。,利用滞后校正部分提高稳态性能，利用超前校正部分提高暂态性能。,例63 已知开环传递函数为,采用串联滞后超前校正，满足,取,提高稳态增益后的开环传递函数为,频率特性为,三、串联滞后超前校正,对数幅频特性为,半对数相频特性为,过点（1.25，-13）画的直线与横轴交于 ，,取 ，,超前部分的传递函数为,留出了 的余量。,滞后部分的设计选 ，则 ，传递函数为,低频渐近线为0db的滞后超前部分传递函数为,校
4、正后系统的传递函数为,将提高稳态增益的传输一并考虑在内，则校正装置的传递函数为,四、按期望特性的串联校正 1. 二阶系统的期望特性,2. 三阶系统的期望特性,满足,3. 四阶系统的期望特性,满足,将大惯性环节 近似为积分环节,两个小惯性环节近似为,近似的条件为,例64 已知开环传递函数为,要求串联校正后满足； 试用期望频率特性法校正。,解 取 满足稳态指标,先画期望的对数幅频特性渐近线,将第一个转折频率前的特性用2特性 近似；,高频部分的两个小惯性环节近似成 一个小惯性环节,对应的角频率为,查表62知， 满足超调量的要求 。,也满足要求 。,过 绘 斜率的直线并截取 间的一段为中频段,自 绘的
5、射线 与固有特性 低频渐近线相交，,交点处的频率为 ，即为第一个转折频率,校正装置的传递函数为,校正后系统的传递函数为,第四节 根轨迹法串联校正 一、根轨迹串联超前校正,例65 已知开环传递函数为,要求根轨迹法串联校正后满足,解 将给定的时域指标看成是二阶系统的 时域指标，可作为选择闭环主导极点的参照。 由给定的最大超调量,计算的阻尼比为,校正装置等效的小零点会抵消一些 期望闭环主导极点负实部的作用， 选择的闭环主导极点的阻尼比应大些,这里取 ，阻尼角,由 确定的自然振荡角频率为,期望的闭环主导极点为,将 代入固有开环传递函数中，求得该点的开环零极点矢量 幅角之和为,若使校正后的根轨迹经过该点
6、，则校正装置需要提供的超前相角为,作射线BC和BE使 ，则与实轴的交点 、,分别是校正网络的零点和极点。,校正后的开环传递函数写成如下的零极点形式,满足相角条件的零极点对的传递函数为,由幅值条件求得校正后B点的放大系数为,校正网络的增益值为,则校正网络传递函数为,稳态速度误差系数为,校正前稳态速度误差系数为,稳态误差有所减小，但减小的数值很小 ，,根轨迹的超前校正有可能使校正后的穿越频率小于固有特性的穿越频率。 在频域法校正中，它属于串联滞后校正了。,二、根轨迹串联滞后校正,例66 已知固有开环传递函数为 如果固有特性的动态响应性能指标已满足要求并且略有余量，试问如何 校正能够将速度误差系数提
7、高10倍？,解 采用串联开环偶极子校正。,偶极子对动态响应性能影响很小。,取偶极子的传递函数为,校正后系统的开环传递函数为,速度误差系数为,式中 为校正前的速度误差系数，可见，校正后的稳态速度误差系数增大了10倍。,三、根轨迹串联滞后超前校正,第五节 频域法反馈校正 一、反馈校正与系统响应性能,二、利用期望的频率特性进行反馈校正,例67 图示系统要求采用速度 负反馈校正，满足：,解 校正前的开环传递函数为,满足稳态指标,小闭环内原系统的开环传递函数部分为,期望特性的穿越频率（取系数为8时）为,经点（0db，16rad/s）绘 的线段交于原特性的F点，该点的横坐标 为 ，线段的另一端定在 的E点，这样确定的中频段 宽为 。,经E点绘 渐近线交原特性于D点，该点的横坐标为 ，,将 减G与横轴相交的渐近线延长两翼得到 渐近线，传递函数为,幅频值满足,校正网络的传递函数为,
