第六章线性控制系统的设计与校正.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 线性控制系统的设计与校正,第一节,设计与校正的基本思想,第二节,根轨迹校正法,第三节,频率特性校正法,第四节,局部反馈校正,第五节,复合控制校正,第一节 设计与校正的基本思想,控制系统的基本结构形式,校正装置,设计与校正的基本方法,控制系统的基本结构形式,反馈控制系统的基本结构,比例校正装置的设计及存在问题,稳定性、稳态性能及动态性能的综合设计,不能同时满足指标要求,解决性能指标不足的方法,改变校正装置的形式,改变控制系统的结构,校正装置,校正装置的数学模型,根轨迹校正模型,单零点校正：,零极点超前校正：,零极点滞后校正：,频域校正模型,超前校正：,滞后校正：,校正装置的物理实现,无源网络、有源网络、调节器、工业计算机。,设计与校正的基本方法,根轨迹校正法,频域校正法,第二节 根轨迹校正法,根轨迹校正法的理论依据,时域指标与闭环主导极点位置的关系,校正装置的形式,根轨迹动态校正法的思路及其校正装置参数的计算,根轨迹静态校正法的思路及其校正装置参数的计算,根轨迹校正法的理论依据,根轨迹方程：,相位条件：,幅值条件：,系统的闭环极点应该满足相位条件，而幅值条件则通过根轨迹增益的取值确定。,0,时域指标与闭环主导极点位置的关系,闭环主导极点在复平面的位置决定系统动态指标超调量、调节时间和峰值时间。,闭环主导极点处的开环增益和系统开环极点在原点的个数(型别)决定了系统稳态性能。,单零点校正,低阶系统单零点希望特性法校正思路简介,由希望极点得希望特征方程；,选择校正装置，得校正后系统特征方程；,联立求待定参数的取值。,零极点校正,例题：P161-163 例6-1,静态校正的思路及参数计算,零极点滞后校正装置性能分析,由于零极点构成偶极子，则对根轨迹即动态性能的影响忽略。,通过的比值增大系统的开环增益，以达到减小静态误差的目的。,校正装置参数的计算,在系统满足动态性能的前提下，即闭环主导极点已经确定，若此时系统的静态误差过大不满足性能指标的要求时，串联零极点滞后校正装置。,希望开环增益,=,满足动态要求的系统开环增益,Zc,/Pc,零点位置在靠近虚轴处选择,(,非唯一,),，极点坐标由上述公式确定。,对系统动态性能影响的校验：利用三角形的余弦定理，一般保证零极点矢量的夹角小于或等于,3,0,。,例题：P165-167 例6-2,根轨迹校正法的顺序是先动态后静态！,第三节 频率特性校正法,校正装置特性分析,对静态性能指标的校正,动态性能指标的校正,动态超前校正,动态滞后校正,校正装置特性分析,动态超前校正网络,BODE,曲线特性,最大超前角频率,最大超前角,最大超前角处的幅值增益,动态滞后校正网络,BODE,曲线特性,高频段幅值,高频段相位滞后忽略,静态校正网络,对静态性能指标的校正,校正思路,根据题意对静态指标的要求确定校正装置的型别和增益,应用举例,已知,确定串联校正装置 中的,kc,、,c,，满足控制系统速度误差系数,kv,=200,。,根据题意对系统静态性能的要求是：型别为,1,型，开环增益,k=200,结论：取,kc,=20,、,c=1,满足静态指标要求的系统开环传递函数为：,频率特性校正法的顺序是先静态后动态！,0,动态超前校正,已知满足静态指标要求的开环传递函数 ，并计算动态指标；,若剪切频率和相角裕量都偏小，一般选择动态超前校正网络 ；,根据设计要求计算超前网络的补偿角,确定校正网络参数,确定校正网络参数,确定校正后的剪切频率,确定校正网络参数,校验：由 计算校正后的动态性能指标,应用举例,应用举例,被控对象的传递函数,对系统的要求为：，要求单位斜坡扰动下的稳态误差 、穿越频率 、相角裕量 ，试确定校正网络的形式及参数。,静态校正,动态校正过程,计算性能指标；计算补偿角；计算校正装置参数；校验。,结论：,动态滞后校正,已知满足静态指标要求的开环传递函数 ，并计算动态指标；,若相角裕量偏小而剪切频率有余，一般选择动态滞后校正网络 ；,根据设计要求和 找寻满足相角裕量的频率,确定校正网络参数,确定校正网络参数,确定校正网络参数,校验：由 计算校正后的动态性能指标,应用举例,应用举例,单位负反馈系统开环传递函数为 ，要求进行串联校正，使校正后的系统相位裕量 ，在 时，要求 ，试确定校正网络的形式及参数。,静态校正,动态校正过程,计算满足相角裕量要求的频率；确定校正参数；校验。,结论：,第四节 局部反馈校正,局部反馈校正方案的提出,局部反馈校正系统的结构,局部反馈校正效果的定性分析,改变开环传递函数的结构，方便串联校正网络的设计；,提高抗内扰能力；,明显提高控制系统的控制水平。,第五节 复合控制校正,复合控制校正方案的提出,复合控制校正系统的结构形式,复合控制校正效果的定性分析,给定输入前馈,提高测量值跟踪给定值能力，改善给定输入变化时的动静态品质，不影响系统的稳定性。,扰动输入前馈,提高抗干扰能力，改善扰动输入时的 动静态品质，不影响系统的稳定性。,