控制工程系统的性能指标与校正.ppt

为使校正后的开环Bode图为希望二阶最优模型，可消去未校正环节的一个极点，令Td=0.15s，则 第六十一页，共一百页，2022年，8月28日 第六十二页，共一百页，2022年，8月28日 校正前 第六十三页，共一百页，2022年，8月28日 P校正 第六十四页，共一百页，2022年，8月28日 PD校正 第六十五页，共一百页，2022年，8月28日 PI校正 第六十六页，共一百页，2022年，8月28日 PID校正 第六十七页，共一百页，2022年，8月28日 §6.5 反馈校正 控制系统采用反馈校正后，除了能收到与串联校正同样效果外，还能消除系统的不可变部分中为反馈所包围的那部分环节的参数波动对系统性能的影响。 一、位置反馈校正 二、速度反馈校正 第六十八页，共一百页，2022年，8月28日 一、位置反馈校正 第六十九页，共一百页，2022年，8月28日 校正后系统型次未变，但时间常数T下降为T/(1+K1)，即惯性减弱，这导致过渡过程时间ts(=4T)缩短，响应速度加快；同时系统的增益K1由下降到K1/(1+K1) 。 第七十页，共一百页，2022年，8月28日 第二十九页，共一百页，2022年，8月28日 三、相位滞后——超前校正 1、相位滞后——超前校正原理及其频率特性 超前校正 滞后校正 第三十页，共一百页，2022年，8月28日 β=10，T1=0.25，T2=1 滞后在先，超前在后。高频段和低频段均无衰减。 第三十一页，共一百页，2022年，8月28日 2 、采用Bode图进行相位滞后——超前校正 稳定性能指标：单位恒速输入时的稳态误差ess=0.1； 频域指标：相位裕度γ≥50o，幅值裕度20lgKg≥10dB。 校正前相位裕度γ=-32o，幅值裕度20lgKg=-13dB，系统不稳定。 第三十二页，共一百页，2022年，8月28日 第三十三页，共一百页，2022年，8月28日 采用超前校正，使相位在ω=0.4s-1以上超前。但是单纯采用超前校正，则低频段衰减太大；若附加增益，则剪切频率ωc右移， ωc仍可能在交接频率ωg右边，系统仍然不稳定。因此，在此基础上，在采用滞后校正，可是低频段有所衰减，有利于ωc左移。 选未校正前的相位交接频率ωg=1.5s-1为新的系统剪切频率，则相位裕度γ=40o+10o=50o。 滞后环节零点转折频率远低于ω=1.5s-1，即ωT2=1.5/10=0.15s-1，T2=1/ωT2=1/0.15=6.67s。 选β=10，则极点转折频率为1/(βT2)=0.015s-1， 滞后环节频率特性 第三十四页，共一百页，2022年，8月28日 ω=1.5s-1作为校正后的剪切频率，幅值约为13dB，超前环节应产生相同的幅值。 在Bode图上过点（1.5s-1，-13dB）作斜率为20dB/dec的斜率，它和零分贝线及-20dB线的交点就是超前环节的极点和零点转折频率。 零点转折频率ωT1≈0.7 s-1，T1=1/ωT1=1/0.7s，极点转折频率为7 s-1。 超前环节频率特性 第三十五页，共一百页，2022年，8月28日 第三十六页，共一百页，2022年，8月28日 原系统 第三十七页，共一百页，2022年，8月28日 超前校正 第三十八页，共一百页，2022年，8月28日 滞后校正 第三十九页，共一百页，2022年，8月28日 滞后——超前校正 第四十页，共一百页，2022年，8月28日 滞后——超前校正 第四十一页，共一百页，2022年，8月28日 §6.4 PID校正 无源校正环节：本身没有放大作用，而且输入阻抗低，输出阻抗高。 有源校正环节：一般由运算放大器和电阻、电容组成，也称为调节器。 PID调节器：即偏差的比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative）。 第四十二页，共一百页，2022年，8月28日 一、PID控制规律 所谓PID控制规律，就是一种对偏差ε(t)进行比例、积分和微分变换的控制规律，即 其中， 为比例控制项； 为积分控制项； 为微分控制项。 第四十三页，共一百页，2022年，8月28日 1、 PD调节器 Kp=1时的频率特性 第四十四页，共一百页，2022年，8月28日 采用PD控制后，相位裕度增加，稳定性增强；幅值穿越频率增加，