自动控制综合校正和反馈校正PPT.ppt

* ? L(?)/dB 0 40 20 0.1 1 10 0.5 6dB 校正前系统 Ⅰ型系统，Kv = K = 0.5 ?c = 0.5，? = 75.96 ? 校正后系统 Ⅰ型系统，Kv = K ? =4 ?c?= 2.82， ? = 70.52° * 本例PD调节器串联校正的作用是： 加大系统的开环传递系数，减小了稳态误差. 提高系统的幅值穿越频率，加快响应速度，全面改善了系统的动态品质。 校正前系统 Ⅰ型系统，Kv = K = 0.5 ?c = 0.5，? = 75.96 ? 校正后系统 Ⅰ型系统，Kv = K ? =4 ?c?= 2.82， ? = 70.52° * PD调节器的作用相当于串联了一个放大环节和一个比例微分环节。利用一阶比例微分环节能使系统的相角裕度增大，系统的稳定性和动态性能得到显著改善。PD调节器不会改变系统型号，稳态误差能否改善，要看比例系数的大小。PD调节器使系统的高频增益增大，因此容易引入高频干扰，抗高频干扰能力明显下降。因此也要合理地选取参数，才能改善系统的动态性能。 * ? L(?)/dB 0 20dB/dec ? ?(?) 0 90 20lgKp -90 -20dB/dec * PID调节器的作用相当于串联了一个积分环节和两个一阶比例微分环节。利用积分环节可将系统提高一个无差型号，显著改善系统的稳态性能。同样积分控制使系统产生90?的相角滞后，对系统的稳定性不利，但这种不利的影响可通过两个一阶比例微分环节得到补偿。如果参数选取合理的话，还可以增大系统的相角裕度，使动态性能也能得到明显改善的。 * 例6-7 单位反馈系统的结构图如图所示。采用PID调节器串联校正，试分析校正前后系统的性能。 解： (1) 校正前系统:Ⅰ型系统，Kv = 5。 ?c =3.16 ? = 32.33? + - C(s) R(s) 10 s(s +2) 4.8(1 + + 0.25s) 1 0.6s * ? L(?)/dB 0 40 20 0.1 1 10 2 2.58 32dB 校正前系统 Ⅰ型系统，Kv = K = 0.5 ?c =3.16，? = 32.33 ? 校正后系统 Ⅱ型系统，Ka = K ? =40.08 ?c?= 12.09， ? ?= 80.33° * 系统由原来的Ⅰ型系统校正成Ⅱ型系统，并且动态品质也得到全面的改善。 校正前系统 Ⅰ型系统，Kv = K = 0.5 ?c =3.16，? = 32.33 ? 校正后系统 Ⅱ型系统，Ka = K ? =40.08 ?c?= 12.09， ? ?= 80.33° * 6.4 频率法反馈校正 反馈校正的原理： G1(s) C(s) + - R(s) G2(s) + - Gc(s) * 上式表明，反馈校正后系统的特性几乎与被反馈校正装置包围的环节无关；而当 表明此时已校正系统与未校正系统特性一致。因此，适当选取反馈校正装置Gc(s)的参数，可以使已校正系统的特性发生期望的变化。 如果在对系统动态性能起主要影响的频率范围内，下列关系式成立： * 反馈校正的基本原理是：用反馈校正装置包围未校正系统中对动态性能改善有重大妨碍作用的某些环节，形成一个局部反馈回路，在局部反馈回路的开环幅值远大于1的条件下，局部反馈回路的特性主要取决于反馈校正装置，而与被包围部分无关；适当选择反馈校正装置的形式和参数，可以使已校正系统的性能满足给定指标的要求。 在控制系统初步设计时，往往把条件简化为 这样做的结果会产生一定的误差，特别是在?G2(j?)Gc(j?)?的附近。可以证明，此时的最大误差不超过3dB，在工程允许误差范围之内。 * 例6-8 设系统结构图如图所示 k1在6000以内可调。试设计反馈校正装置特性Gc(s)，使系统满足下列性能指标： （1）静态速度误差系数Kv ? 150(rad/s)； （2）单位阶跃输入下的超调量?p% ? 40%； （3）单位阶跃输入下的调节时间ts ? 1(s) G1(s) + - R(s) G2(s) + - Gc(s) C(s) G3(s) * 解： 本例可按如下步骤求解 ： （1）令k1=5000， 画未校正系统的对数幅频特性，得??c=38.7。 （2）绘制期望对数幅频特性 中频段：将? p%与ts转换为相应的频域指标，并且取 Mr = 1.6 ?c = 13 为使校正装置简