机电控制工程基础控制系统的校正设计.pptx

机电控制工程基础控制系统的校正设计汇报人：文小库2023-12-29

机电控制系统概述控制系统的数学模型控制系统的稳定性分析控制系统的校正设计控制系统的仿真与优化目录

机电控制系统概述01

定义机电控制系统是由各种电气、电子、液压、气压等元件组成的装置和设备，通过一定的逻辑关系或物理关系，相互关联、相互制约，实现某种预定功能的整体。组成主要包括输入、输出、控制器、执行器和被控对象等部分。机电控制系统的定义与组成

系统的输出与输入之间不存在反馈连接，控制信号单向传递。开环控制系统闭环控制系统复合控制系统系统的输出与输入之间存在反馈连接，控制信号循环传递。同时具有开环和闭环控制系统的特点，具有更高的控制精度和稳定性。030201机电控制系统的基本类型

稳定性快速性准确性抗干扰性机电控制系统的性能指统在受到扰动或输入变化时，能够恢复或保持原有状态的性能。系统对输入信号的响应速度，即系统达到稳态值所需的时间。系统输出与设定值之间的偏差大小，即系统的误差大小。系统对外部干扰的抵抗能力，即系统在干扰作用下的稳定性和性能保持能力。

控制系统的数学模型02

线性常微分方程01线性常微分方程是描述控制系统动态特性的基本数学工具之一。02它表示系统输出量随时间的变化率与输入量和系统内部状态量之间的关系。线性常微分方程的解法包括分离变量法、常数变易法等，求解得到系统的输出响应。03

010203传递函数是描述线性时不变系统动态特性的重要数学模型。它表示系统输出量与输入量之间的函数关系，描述了系统对不同频率输入信号的响应特性。传递函数具有明确的物理意义，可以用于系统分析和设计。传递函数

动态结构图01动态结构图是表示控制系统各组成部分之间相互关系的图形。02它包括方框、信号线等元素，方框表示系统组成部分，信号线表示信号传递方向。03通过动态结构图可以对控制系统进行整体分析和设计，确定系统各部分的参数和性能指标。

控制系统的稳定性分析03

控制系统在受到扰动后能够回到平衡状态的能力这是控制系统最重要的特性之一，是衡量控制系统性能的重要标准。平衡状态在没有外部输入的情况下，系统输出能够稳定在某一固定值的状态。扰动任何能够改变系统状态的因素都可以视为扰动。稳定性定义

03如果极点或零点位于复平面的右半部分，则系统是不稳定的。01劳斯稳定判据是一种基于系统传递函数的稳定性判据，通过计算传递函数的极点和零点来判定系统的稳定性。02如果系统的传递函数的所有极点和零点都位于复平面的左半部分，则系统是稳定的。劳斯稳定判据

如果在右半平面没有出现幅值大于0的极点，并且在左半平面奈奎斯特曲线没有穿越虚轴，则系统是稳定的。如果在右半平面出现幅值大于0的极点，或者在左半平面奈奎斯特曲线穿越虚轴，则系统是不稳定的。奈奎斯特稳定判据是一种基于系统频率响应的稳定性判据，通过分析频率响应的相位和幅值特性来判定系统的稳定性。奈奎斯特稳定判据

控制系统的校正设计04

校正设计是对控制系统进行优化调整的过程，通过对系统中的某些元件或环节进行改变，以达到改善系统性能的目的。校正设计的定义校正设计的目的是提高控制系统的性能指标，使其更好地满足生产过程的控制要求。具体而言，校正设计旨在改善系统的稳定性、快速性和准确性，提高系统的抗干扰能力，使系统在各种工作条件下都能保持优良的控制效果。校正设计的目的校正设计的定义与目的

常用的校正装置有滞后型、积分型、微分型和复合型等。不同类型的校正装置具有不同的特性，适用于不同的控制系统。校正装置的特性包括增益、时间常数和相位角等参数。这些参数对控制系统的性能具有重要影响，需要根据系统的具体要求进行合理选择和调整。校正装置的类型与特性校正装置的特性校正装置的类型

根轨迹法01根轨迹法是一种基于系统极点位置的校正方法。通过改变系统极点的位置，可以改变系统的性能指标。根轨迹法简单直观，适用于多种类型的控制系统。频率响应法02频率响应法是一种基于系统频率特性的校正方法。通过改变系统频率响应的形状，可以改善系统的性能指标。频率响应法精度高，适用于高精度控制系统的设计。状态反馈法03状态反馈法是一种基于系统状态变量的校正方法。通过引入状态反馈控制器，可以改善系统的性能指标。状态反馈法具有较好的鲁棒性，适用于具有不确定性的控制系统。校正装置的设计方法

控制系统的仿真与优化05

常用仿真软件Matlab/Simulink、LabVIEW、PLECS等，这些软件提供了丰富的库函数和工具，方便用户进行控制系统仿真。仿真步骤建立数学模型、设置仿真参数、运行仿真、分析结果。控制系统仿真的重要性通过仿真，可以预测控制系统的性能，评估其是否满足设计要求，并优化控制策略。控制系统仿真

控制参数优化通过调整控制参数，使控制系统达到最优性能。常用的优化算法有梯度下降法、