自动控制原理 教学课件 ppt 作者 厉玉鸣 马召坤 王晶 主编第六章线性系统的校正方法.ppt

第6章线性系统的校正方法 续 6.1 系统校正的问题和校正装置 6.1.2 校正方式 续 6.1.3 常用校正装置及其特性 续 续 6.1.4 PID控制器 6.2 频率域上的校正方法 6.2.1 串联超前校正 续 续 例6-1 续 两题的Bode图 6.2.2 串联滞后校正 续 例6-2 续 6.3时域上的校正方法 6.3.1串联校正 续 续 续 续 续 续 续 例6-3 续 续 总结 续 例6-4 2、二阶串联校正 二阶串联校正 续 续 续 例6-5 续 6.3.2并联校正 例6-6 续 例6-7 6.4 前馈校正和复合校正 续 例6-8 6.4.3前馈滤波器问题 例6-9 将上述得出的关系代入到： 整理得： (6-24) 一般这类装置的校正都有稳态误差要求。若有这一要求，都可将 值求出来。这样，就减少了一个变量。通过求解上述方程组可以得到： 式(6-24)的根轨迹方程，当 变化时，就将闭环的所有未知极点在复平面上描绘出来了。 再将 与 的关系式，代入到 ， 整理得： 由式(6-25)，就可以绘出闭环的变化零点的轨迹。得到闭环的非主导极点，固定零点，变化零点的位置。就可分析系统的特性了。分析的方法完全同一阶校正装置的情况。 (6-25) 以达到如下性能指标：单位阶跃响应超调量不大于25%，调节时间小于1.5(s)，静态速度误差系数： (1/s)。 设随动系统 ，试设计串联校正装置， 解：由性能指标要求，可暂定闭环的主导极点为： 。设校正装置的传递函数为： 取 ，则多项式： 应含根 两个希望极点，同时还包含另外两个非主导极点。设多项式： 由这两个多项式相等，则得方程组： 根据静态速度误差系数的要求 ，可取 ，代入方程组，得： 未知零点的根轨迹方程为： ， 未知极点的根轨迹方程为： ， 根据特性设计原则，若 在 取值时所得的校正装置，均可满足性能指标要求。 下面举两个例子说明解析法在并联校正中的运用。 系统的结构如右图。图中 ， ，试设计反馈校正装置，使系统满足下列性能 指标：①静态速度误差系数 （rad/s）， ② 超调量，③ 调节时间(s) 解：由性能指标要求，可定 作为希望 的闭环主导极点。使用 作为校正装置。 的分子为 构造同解方程： 得方程组： 系统的开环传递函数为： ，要求超调量不得大于5%，当取2%误差带时，调节时间不超过5(s)，上升时间要求小于3(s)。 采用上图的校正形式。 解：由超调量，调节时间指标，可以确定，希望的闭环主导极点可取： ，闭环特征多项式为： ，令 ，构造同解特征多项式： 得方程组： 解得： 6.4.1前馈校正的第一种形式 这类的前馈校正可以消除可测或干扰对输出变量的影响。 (6-31) 为了消除扰动 对输出的影响，应当使 表达式中 的系数项为零，加 进行校正，就是设计出校正装置 ，以使干扰不起作用。令： (6-32) 当 按照该表达式选择其传递函数形式时，闭环系统的输出就可以不受干扰的影响。从理论上分析计算是这样优秀的结果。但是由于工程中有许多不确定因素和数学模型上的误差等许多因素，不可能完全抵消干扰对输出的影响，但是这种校正方式，应该比完全不校正的情况更好。有时 是改善系统性能的串联校正装置。 * 一般来说，控制系统设计完成之后，并不一定能够满足性能指标的要求，许多控制系统达到控制目的之后，需要进一步地完善，尤其需要改善动态性能。措施之一就是在系统中加一个附加装置，一般是几个电阻和电容组成的网络，从而很好地改善了系统的动态性能。这种加入一个装置，改善系统性能的做法，就是对系统进行校正。几乎所有的系统都需要校正，所以，线性系统的校正，是自动控制理论的核心课题。 本章主要内容 本章介绍了单输入单输出系统的校正装置理论设计的方法。重点介