第6章 线性系统的校正方法.ppt

第6章线性系统的校正方法
系统的设计与校正概念
常用的校正装置及其特性
串联校正
局部反馈校正
本章主要内容与重点
本章主要内容
本章介绍了控制系统校正的基本概念、常用校正方法和常见校正装置的特性,主要阐述了利用频率特性和根轨迹进行串联超前、滞后以及超前—滞后校正的原理和基本方法,同时简要介绍了局部反馈校正的原理。
本章重点
要求掌握系统校正的基本概念、校正方法和校正装置的特性与用途,重点掌握频率特性法和根轨迹法进行系统串联超前、滞后以及超前—滞后校正装置综合的原理和方法,以及何时采用何种校正方法等问题,同时深入了解局部反馈校正的原理和方法。
6-1 系统的设计与校正问题
当被控对象给定后,设计一个实际的控制系统一般要确定:
(1)根据所要求的被控信号的最大速度或速度等,初步选择执行元件的形式、特性和参数。
(2)根据要求的测量精度、抗扰动能力、被测信号的物理性质、测量过程中的惯性、非线性度等因素,选择测量元件。
(3)根据执行元件的功率要求,选择功率放大器;根据系统设计增益的要求确定增益可调的前置放大器。
若仅靠调整放大器增益或系统已有的元部件参数,不能使得系统性能指标满足要求,则要在系统中加入参数及特性可调整的校正装置。
主要三种校正方法:串联校正、反馈校正、复合校正。
性能指标
电动机控制系统:(1)直流电动机调速系统对速度平稳性、稳态精度要求较高;(2)随动系统对于系统输出对系统输入的跟踪速度要尽可能快,系统的快速性。
生产过程(石油化工、生物工程、热力工程等):系统输出(温度、流量、压力等)平稳、稳态精度。
性能指标的确定要考虑物理可实现性、经济性
设计方法:(1)根轨迹法校正时域性能指标:单位阶跃响应的峰值时间、调节时间、超调量、阻尼比、稳态误差等;(2)频率法校正频域性能指标:相角裕度、幅值裕度、谐振峰值、闭环带宽、静态误差系数等。
在实际应用中频率法校正更加广泛。
二阶系统频域指标与时域指标的关系
谐振峰值
谐振频率
带宽频率
截止频率
相角裕度
超调量
调节时间
高阶系统频域指标与时域指标的关系
谐振峰值
超调量
调节时间
系统带宽的选择
要求较高的稳定裕度,希望开环对数幅频特性在截止频率处的斜率为-20dB/dec
要求较强的从噪声中辨识信号的能力,希望开环对数幅频特性在截止频率处的斜率小于-40dB/dec
不同用途的系统对系统带宽是不一样的。
一般要求系统的稳定裕度在 45o左右中频区的斜率为-20dB/dec
若输入信号的带宽:
噪声信号主要作用的频带为:
而且使处于之外。
校正方式
串联校正、反馈校正、前馈校正、复合校正
串联校正与反馈校正
串联校正
被控对象
反馈校正
前置放大、功率放大
前馈校正
被控对象
反馈校正
前置放大、功率放大
G1(s)
G2(s)
Gn(s)
G1(s)
G2(s)
Gr(s)
前馈校正
复合校正
基本控制规律
(1)比例(P)控制
(2)比例-微分(PD)控制