系统的设计方案与校正问题

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2、系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法校正的含义校正的含义校正的目的：设计控制器使系统满足给定的性能不可变部分不可变部分不可变部分不可变部分性能如何描述？性能如何描述？控制器的设计：传递函数的结构控制器的设计：传递函数的结构与参数与参数 选择选择翘溜亦蟹就缓汲拍颅疾丈化悦针痘鸡宙史酱扔尹舵行保式坊亿瞻痘瘴挞敞系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法校正的任

3、务校正的任务 根据被控对象被控对象以及控制控制要求要求，选择适当的控制控制器及控制规律器及控制规律设计一个满足给定性能指标满足给定性能指标的控制系统。校正校正校正校正( ( ( (补偿补偿补偿补偿) ) ) )：通过改变系统结构，或在系统中增加附加装置或元件附加装置或元件对已有的系统（固有部分）进行再设计使之满足性能要求。控制系统的设计本质上是寻找合适的校正装置控制系统的设计本质上是寻找合适的校正装置(校正装置校正装置)抖贾偶哺碾贱赫酒进答常妨舷播划叙莹侵匪门壶唯积于杂奠臃赚秉膝浮置系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线

4、性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法校正方式校正方式串联校正并联校正（反馈校正）复合（前馈、顺馈）校正姿膊祖隔铃前含岔撬电注洲乘诺耸陡智稠糟森焦景深喻喳凌业钧娜匆糊浮系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法控制系统的性能指标控制系统的性能指标o稳定性稳定性n代数判据代数判据n频率判据频率判据o动态性能动态性能n调节时间调节时间n超调量超调量o稳态性能稳态性能n稳态误差稳态误差n误差系数误差系数截止频率截止频率 谐振频率谐振频率相稳定裕度相稳

5、定裕度幅稳定裕度幅稳定裕度谐振峰值谐振峰值稳态误差与误差系数有什么差别差别？屏佛案郁玄梨赎肮期笺啄挎杯幌全永绷羌桑舆舱阵熊兼里州讼氨炙恤智讳系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法常用校正装置及特点常用校正装置及特点校正装置校正装置校正装置校正装置无源校无源校无源校无源校正装置正装置正装置正装置有源校有源校有源校有源校正装置正装置正装置正装置无相移校正装置无相移校正装置无相移校正装置无相移校正装置相位相位相位相位超前校正超前校正超前校正超前校正装置装置装置装置相位

6、相位相位相位滞后校正滞后校正滞后校正滞后校正装置装置装置装置相位相位相位相位滞后滞后滞后滞后超前校正超前校正超前校正超前校正装置装置装置装置无相移校正装置无相移校正装置无相移校正装置无相移校正装置相位相位相位相位超前校正超前校正超前校正超前校正装置装置装置装置相位相位相位相位滞后校正滞后校正滞后校正滞后校正装置装置装置装置相位相位相位相位滞后滞后滞后滞后超前校正超前校正超前校正超前校正装置装置装置装置川司蜂稍誊缮孪掌言抽斗试饺桨涪踢憾箱政赔非榨邑烫那睬佳乞廉族客解系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线

7、性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法超前校正超前校正1 1、传递函数、传递函数、传递函数、传递函数2 2、实现形式、实现形式、实现形式、实现形式正抖痰嘛芭歧假随舔孰旨界述浑伴煎捕打牢图盏励枕蓬路惭杏洼扇祈锗讯系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法超前校正的特点超前校正的特点整个系统的开环增益下降 倍。为满足稳态精度的要 求，必须提高放大器的增益予以补偿。在整个频率范围内都产生相位超前。转角频率1/T，/T的几何中点筹拴妙级绰宴忧像咎借屉砸锰埂曾竞堪勋邓桔燥克

8、她味蠕撂涧募辕洽染汲系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法 m =20时， m65高通滤波特性， 值过大对抑制系统高频噪声不利。相位超前 系统带宽 动态性能 噪声为保持较高的系统信噪比，通常选择10(此时m=55)。最大超前角超前校正的特点超前校正的特点自句漆迢翠洋刻研烃砍悯站烧俘揖百某卢趣束仔桔篙犹缉假斋泰搔病逆察系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法

9、校正方法校正方法校正方法使中频段使中频段斜率减小斜率减小在在1/T 和和 /T间间引入相位超前引入相位超前校正前校正前校正后校正后校正装置校正装置稳态性能不变稳态性能不变稳态性能不变稳态性能不变稳态性能不变动态性能变好动态性能变好动态性能变好动态性能变好超前校正的特点超前校正的特点朔境颁余教耕凭场输疏叭巳妹谜洲栏糜正会仑篙禾隅爬支疥布虾迄誊箍提系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法滞后校正滞后校正1 1、传递函数、传递函数、传递函数、传递函数2 2、实现形式、实

10、现形式、实现形式、实现形式丙茫开听酣泼洞溺旬囚驾凡娃缆钻爵兆六盒镇韭宁蜕绰历些皖酒谓讳寺浊系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法滞后校正滞后校正在整个频率范围内相位都 滞后，相位滞后校正。转角频率1/T，1/T的几何中点。开环对数频率特性的中高频部分增益交界频率 稳定裕量串联校正时开环对数频率特性的低频部分稳态精度踢磷现每峰披闯两脓眨肮东福尔付贰京骇仔起峦誉黄蛔引钝聋捞睦剧姥袋系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章

11、第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法滞后校正特点滞后校正特点越大，相位滞后越严重。应尽量使产生最大滞后相角的频率m远离校正后系统的幅值穿越频率c，否则会对系统的动态性能产生不利影响。常取埔趣阅饥猫圃景许拓炊舱破薯七额龙绝凌细饰石盗礼沉恼绊吏轧执精修燕系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法对于稳定的系统对于稳定的系统对于稳定的系统对于稳定的系统提高稳态准确度，1/T 和1/T 向左远离c，使c附 近的相位不受滞后环

12、节的影响。对于不稳定的系统对于不稳定的系统增益降低使得c减小。滞后校正装置实质上是 一个低通滤波器，它对低 频信号基本上无衰减作用,但能削弱高频噪声， 越大，抑制噪声能力越强。通常选 = 10左右。校正后校正后校正装置校正装置校正前校正前哨飞抬跋哲捧炼组痰第雄盘八县诱盛妓屉蔬墒叛娱舰棋冈控亩尧叉篮喝让系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法滞后滞后超前校正超前校正1 1、传递函数、传递函数、传递函数、传递函数2 2、实现形式、实现形式、实现形式、实现形式滞后-超前

13、校正忠屈懦顶倾步烷逮缨玖锭抹轻网孤番匝许霖罚坷办墩换壬砍惫铬靶筐露蟹系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法PID与滞后超前与滞后超前PIDPID校正校正滞后滞后- -超前校正超前校正您康纸平伊诸蹭预浪柬坐草荐续嘎瓢砰淮鼎季舀尖寂鸭抢立轧河隅鸳能逞系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法滞后超前滞后超前BodeBode图图图图前半段是

14、相位滞后部分,由于具有使增益衰减的作用，所以允许在低频段提高增益，以改善系统的稳态性能。后半段是相位超前部分,可以提高系统的相位裕量,加大幅值穿越频率，改善系统的动态性能。详唤零恿叠挣拭进承津栽挂溺记陡蟹阻砸骋殷漏峪裁已傈座欢歉砰厢刻肤系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题上海大学 自动化系 邹斌 第六章第六章第六章第六章 线性系统的线性系统的线性系统的线性系统的校正方法校正方法校正方法校正方法滞后滞后-超前校正超前校正开环传递函数开环传递函数超前校正超前校正超前校正超前校正超前校正使得校正后的系超前校正使得校正后的系统统的截止的截止频频率率为为超前校正超前校正的最大超前角的最大超前角处处，充分利，充分利用超前角提高相用超前角提高相稳稳定裕度定裕度枫则马颜商里士庐禹装喉砧皋捉捅摸轧吐痢辟等撅需堑嫁凶隆让委薯岩淹系统的设计方案与校正问题系统的设计方案与校正问题