控制系统的校正第14讲

1、1、第14讲，系统设计和校正问题常用的校正装置及其特性串联校正，控制系统校正，2、控制系统可视为由控制器和被控对象组成。当被控对象确定后，控制系统的设计实际上归结为控制器的设计。这项工作被称为：控制系统的校准。第六章，控制系统的校准。前几章讨论了分析控制系统性能的几种基本方法。通过掌握这些基本方法，可以对控制系统进行定性分析和定量计算。本章讨论了另一个命题，即如何根据预先给定的性能指标设计出满足性能要求的控制系统。在设计过程中，我们不仅要有理论知识，还要注重实践经验，并经常配合许多局部和整体的实验。所谓修正，就是增加一些参数可以根据需要改变的机构或装置，从而改变系统的整体特性，从而满足给定的性

2、能指标。工程中常用的校正方法有串联校正、反馈校正和复合校正。4，校正公式，串联校正，反馈校正，校正装置，校正装置，5，前馈校正，复合校正，(b)前馈校正(干扰补偿)，(a)前馈校正(处理给定值)，时域指数可以通过转换获得。6.1系统设计和校正、6.1.1控制系统性能指标、时域指标、稳态：类型、静态误差系数、动态：过冲和调整时间、频域指标、开环频率、谐振峰值、谐振频率、增益交叉频率、幅度裕度和相位裕度、7、二阶系统频域指标和时域指标相位(角度)裕度、谐振峰值、过冲、调整时间、1、2、3、4、5、6、7、8、谐振峰值、过冲、调整时间、(2) 在控制系统的实际操作中，输入信号通常是低频信号，而噪声信

3、号通常是高频信号。 6.1.2系统带宽的选择，这是系统的一个重要指标。如果输入信号的带宽为，请参见系统带宽选择示意图。选择要求：10，图6-1系统带宽选择，噪声，输入信号，11，6.1.4基本控制律，(1 b)比例控制律，(6-1)，(a)比例控制器比例控制律的微分控制律可以反映输入信号的变化趋势，产生有效的早期校正信号，以增加系统的阻尼度，提高系统的稳定性。在串联校正中，系统增加了一个新的开环零点，改善了系统的相角裕度，从而有助于改善系统的动态性能，并具有可预测性。12，具有积分(I)控制律的控制器称为I控制器。(6-3)，输出信号与其输入信号的积分成比例。是一个可调整的比例因子。在它消失之

4、后，输出信号可以是非零常数。不建议采用单一控制器，(3)积分(1)控制律，和(3)控制器。在串联校准中使用I控制器，可以改善系统类型(无差异)，提高系统的稳态性能。然而，积分控制在原点增加了一个开环极点，使得信号的相角滞后，不利于系统的稳定性。13、具有比例积分控制律的控制器称为比例积分控制器。输出与其输入信号和积分成比例的信号的比例积分控制器。是一个可调的比例系数。在串联校正中，比例积分控制器相当于在原点加一个极点，在系统中加一个开环零点。开环极点，改善系统类型，减少稳态误差；开环零点可以提高系统的阻尼度，减轻PI对系统的不利影响。(4)比例积分控制律(6-4)，它是一个可调积分时间系数，主

5、要用于改善控制系统的稳态性能。14，(5)比例积分微分控制律比例积分微分控制律的控制器称为比例积分微分控制器。(6-5)，(6-6)，如果，(e) PID控制器，15，I积分出现在低频带，稳态性能(改善)D微分出现在高频带，动态性能(改善)，增加一个极点，改善型，改善稳态性能，两个负实零点，动态性能比PI，更优越。在这种情况下，有必要在系统的前向路径中增加一个超前校正装置，以便在开环增益不变的前提下，系统的动态性能能够满足设计要求。6.2常用校正装置及其特性，无源校正网络，超前校正，有源校正网络，1。无源超前校正、滞后校正、滞后超前校正，首先讨论了超前校正网络的特点，然后介绍了基于频率响应法的

6、超前校正装置的设计过程。假设网络信号源的阻抗很小，可以忽略不计，输出负载的阻抗是无限的，其传递函数如下：图6-2无源超前网络、时间常数、比例系数、(6-7)、(a)、(b)、18、时间常数因此，需要增加放大器的增益来补偿，(6-9)倍。图6-3带附加放大器的无源导联校正网络。此时，传递函数：19、引导网络的零极点分布，因此引导网络的负实零点总是位于负实极点的右侧，并且它们之间的距离由常数确定。可以看出，变化和t(即电路的参数)可以实现超前网络的零点和极点在S平面的负实轴上的任意移动。因为，的值是，20，对应于等式(6-19)，所以得到，(6-10)，对数频率特性如图6-4所示。显然，主导网络对

7、对数频率在(6-11)、(6-9)和(6-9)之间的输入信号有明显的差分效应。在此频率范围内，输出信号的相位角领先于输入信号的相位角，因此领先网络的名称由此而来。21，20dB/dec，图6-4无源引线网络的对数频率特性，22，由(6-11)、(6-14)、(6-12)、(6-13)表示，因此，在最大引线角频率下，它具有最大引线角，它正好在频率和的几何中心。图6-5频率特性，20db/dec、24、(6-16)，但a不能太大(为了保证较高的信噪比)，a一般不超过20。这种超前校正网络的最大相位超前角一般不大于，如果需要大于，则应在两个超前网络中，25，图6-6最大超前角和最大超前角时振幅与刻度

8、系数的关系曲线，db，o，a，26，2。无源迟滞网络，如果信号源的内部阻抗为零，负载阻抗为无穷大，迟滞网络的传递函数为3360、时间常数、刻度系数、(6-17) -20db/dec、28。与领先网络相比，滞后网络对、处的信号没有衰减效应，对信号有积分效应，表现出滞后特性。在，对信号的衰减效应是，与主导网络相比，最大滞后角出现在几何中心，这被称为最大滞后角频率。计算公式为(6-18)，从图6-12可以看出，和29在采用无源滞后网络进行串联校正时，主要利用其高频幅度衰减特性来降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。滞后网络如何改善系统的相角裕度？三十岁。在设计中，应避免在校准系统的开环截止频率附近出现最大滞后角。当选择滞后网络的参数时，网络的切换频率通常远小于其它网络的切换频率。此时，由滞后网络At产生的相角滞后由以下公式确定，并被代入上述公式。B和20lgb之间的关系如图6-13所示。(6-20)，(6-21)，31，图6-13 b和，和2