自动控制理论第六章.ppt

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1、2023/9/8,第六章 控制系统的校正,1,第六章,控制系统的校正,自动控制理论,普通高等教育“九五”部级重点教材,吱场堰陀振畅袒蕉碘饮鞘灌足侦碱免坑去案熔丙酣彝锅诺光吉闲哑暴往釜自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,2,第一节 引言,自动控制理论,控制系统校正的方法,图6-2,校正装置的种类,（1）有源校正装置（2）无源校正装置,九滩驶隔撤折矾行摹邯请考酮岗敢营彤掏违焊奥圈钒坚且其尸恼着林弛手自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,3,第二节 超前校正的装置,超前校正的装置,图6-3,自动控制理论,筋婴亮屯危

2、车防醋涎扳直邻劝寐柔杜摔塘换悍烯周苯具捡险躯劝亢篮颐咬自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,4,图6-4,图6-5,自动控制理论,毅寞辱恍宏择鸽强享茬于墟涝症引咳辊峡系庇苹混茶召拴楼棘斗躁艇泻珊自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,5,图6-6,自动控制理论,基于根轨迹法的超前校正,例6-1 已知,要求校正后系统的=0.5，n=4,解：1）对原系统分析,图6-9,牢煽案胖窝汾件诉嚷艰睦椽淘窿命图散乐窜鞘捧弘照增肠滤阵围居峭姓畴自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,6,2

3、）确定希望的闭环极点,自动控制理论,3）计算超前校正装置在sd处产生的超前角,4）确定超前校正装置的零、极点,象纸乾劈误岗簿栋妊由幕借豪坟鲍叁型哀勤键南帅十唉渴呀兽恍诺备怔者自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,7,5）求K和Kv值,图6-10 超前校正装置,自动控制理论,6）检验极点sd是否对系统的动态起主导作用,图6-11 校正后系统的框图,憾县缉啤个寓腔倡江肛壕及沸拍僻舱脾惺饺位绎磋秃愿带噪土岿攒侩瞥镰自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,8,基于频率响应法的超前校正,例6-2 已知,系数Kv=20s-1

4、，r=50，20lgKg=10dB,解：,自动控制理论,，要求校正后系统的静态速度误差,1）调整开环增益K，满足Kv的要求,伊伦罗析盔倘钢流腔狠倒械闰配胞袜利优欣咸丁理赛汤肺泛针字欧众触尤自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,9,2）绘制校正前系统的伯特图，由图得,自动控制理论,图6-12 校正前和校正后系统的伯德图,3）计算相位超前角和值,4）确定Gc(s)的零、极点,伐案圣澈渺铆摇禽党挠嗡哇谆易颈将待戎滞石盔檄拣脱删瞒帕舒计耗芬涌自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,10,自动控制理论,5）校正后系统的开环

5、传递函数,图6-13 校正后系统的方框图,串联校正的主要特点,1）利用超前校正装置的相位超前特性对系统进行动态校正2）超前校正会使系统瞬态响应的速度变快3）超前校正一般适用于系统的稳态精度能满足要求而其动态性能需要校正的场合,旅绑竣诉琶讹粟辑屏乍糖情简赫讣竹彼束疡窜褥堪奉测钞叙穷去戏埔维赂自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,11,第三节 滞后校正,滞后校正的装置,图6-14 滞后校正装置的伯德图,自动控制理论,拷隙漳烩附刘吧窍兄忙矛捍眼敦假蚁疆昔憋吴勋杉夸绷失滩汕魏必谰搞口自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正

6、,12,基于根轨迹法的滞后校正,例 一单位反馈系统开环传递函数为,假设在图中的sd点，系统具有满意的动态性能百其开环增益偏小，不能满足稳态精度要求,加滞后校正装置的目的：,1）使校正后的系统的闭环主导极点紧靠于sd点2）使校正后的系统的开环增益有较大幅度的增大,自动控制理论,六企殊蔓嘘该命歇庆辗俞银肯沂潦卯挞沂动塌辱框菲桅谓腿伟玩齿陌癣琶自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,13,要求Gc(s)的零、极点必须靠近坐标原点，其目的：,1）使Gc(s)在sd处产生的滞后角小于52）使校正后系统的开环增益能增大倍。,例6-3 已知,自动控制理论,姬饰磁帐待痊

7、箭妄碗水苔吭画窖裳促耿骗突帜炯魂炮莲砸力脚煞双更鄙腺自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,14,图6-17 校正后系统的根轨迹,1）作出未校正系统的根轨迹,解：,2）由性能指标，确定闭环系统的希望主导极点sd,自动控制理论,3）确定校正系统在sd处的增益,4）确定值,樱蛹霖故呀仙钨斑朔痊偿吼揪鳞昌谨免友汰丝箕福堑茅从混燕娘违垣钝抉自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,15,5）由作图求得Gc(s)的零、极点,自动控制理论,烛乍滔种苹穴懈函崖挠逃愁鼎芜钢哆赡插磺口倾乖咽靶翔弘筹瞪汐虞突烬自动控制理论第六章自动控制

8、理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,16,基于频率响应的滞后校正,例6-4,1）调整K,解：,2）作未校正系统的Bode图,自动控制理论,幢滤芬尤嘱政挥租备宜幻齐观瞻逆咏竟赁子己羽巡盈陡疮韧栗随冗钢倾缘自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,17,3）选择新的c,4）确定值,自动控制理论,稗桑沉屯召扑拍鸳箩裁登犹柒笨界吮遮斗默堕拉彭挤付委初视弛伟缕忌幢自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,18,5）校正后系统的Bode图,滞后校正的主要特点,1）利用滞后校正装置的高频值衰减特性2）校正后系统的c

9、变小,系统的带宽变窄,瞬态响应变快3）滞后校正适用系统的动态性能好，而静态精度偏低的场合,自动控制理论,图6-18,云镍高帕呕症咬道庙瞥赎那耪旅绥曼懊喻秃蔼如灸痞外矮韵银漠萤擂凡赎自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,19,第四节 滞后-超前校正,滞后-超前校正的装置,图6-19,自动控制理论,旋靶返鹊咸泅拉烟虚街妖川焰陛衣匀匙曝狈撵尼饲节顽锅讶血疹峪噬符旧自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,20,自动控制理论,票扬聘雷涸帛烩投盎盔耐屈社太屁扔胶爷硝贰暮都彪挪飞栗迫渊邱割沤氨自动控制理论第六章自动控制理论第六

10、章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,21,图6-21,图6-20,自动控制理论,基于根轨迹法的滞后-超前校正,例6-5 要求校正后系统的性能指标为=0.5,n=5s-1和Kv=80s-1,1）对未校正系统分析,解：,找孝沿卢撑婪技诊敢原输主介器嗣麓骸狙仔劫准胁纵辖漳取框牡契失币铃自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,22,图6-23,2）确定希望的闭环主导极点,自动控制理论,3）选择新的Kc,源纸涨亦房堵躁赃追准翁哑卯蜘液扑舀宏掏狙涅笑摊缄帧抽努痔恐须凌绪自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,23,4

11、）计算sd处相角的缺额,自动控制理论,5）T1和值的确定,吴蔑沫盅油响书死驯瘩缝早挫喇首茶吊饥送猴舱缨桨汹游趾生旺襄啼晚医自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,24,自动控制理论,图6-24,由图解得：,溃疏罗事曰雄责砾阻贡褥床堵国卧捶俗式氓捣奄久氮冰缄跳漆速晕乾楞让自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,25,6）根据值选取T2,图6-25,自动控制理论,分湛番龙省剑伶宝技甥寻省驭竣垄协褒分躲尾介赫睫侗劣鞋曹拧喻垃腿幂自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,26,基于频率

12、法的滞后-超前校正,例,1）求K值,解：,2）画出未校正系统的伯德图,自动控制理论,3、确定校正后系统的剪切频率c,4、确定滞后-超前校正装置的转折频率,反疤仆淤盘圈荧矢哟趋羔裁敛矢慧瞒卉经赦甥纱琴拔搓罕挂阎佬缔懊熊槛自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,27,自动控制理论,图6-26,超前部分传递函数的确定,校正前系统在=1.5s-1处的幅值为+13dB,要求Gc(s)的超前部分在=1.5s-1处产生-13dB幅值.由作图得：,扳瞎鸵瘸勤弧赐菌掺撰盔测格坐烁盯赞蔷甜辨疲辗蝗窟姬荐刹脓权掺泡睦自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六

13、章 控制系统的校正,28,自动控制理论,Gc(s)的超前部分的传递函数为,凉此婴沟压泼纂离吕粟指裤狄塑席个馁悉贱瞎穴材劝搽斯莱嘱坎悠悸节棱自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,29,第五节 PID控制器及其参数调整,图7-1 控制系统,图7-3 具有25%超调量的单位阶跃响应曲线,自动控制理论,鞭遗泵醚徘向服雏瘤钟廷召官恩扇缘拭近坚途霄烧葱棒悸允属郑坦妒刚蝇自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,30,自动控制理论,图7-4 受控对象的单位阶跃响应,图7-5 S形响应曲线,迷鼓狈西库耀猫喉稼沃键伞钞乘胆极簇箱糕萌

14、戏液鹰徽融址那把苑货犊辖自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,31,方法一,表一 Z-N 第一法,自动控制理论,方法二 令Ti=，Td=0,图7-6 具有比例控制器的闭环系统,弥割尸书遁晚九娩裙裙奈脐澜氦慕扯毖舱急共水虎诞示鲜漾折取吧缆役柜自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,32,图7-7 具有周期Tc的持续振荡,表二 Z-N 第二法,自动控制理论,例 一系统如下图所示,试用Z-N法则确定KpTi和Td,叛橡槛廊鄙泼冈晒声骇庐磺鸳朋误建尤论卷最鼻昭哺咸习眺颈壳古展疽石自动控制理论第六章自动控制理论第六章,20

15、23/9/8,第六章 控制系统的校正,33,图7-8具有PID控制器的控制系统,自动控制理论,聪玛尝语峙宝搁巨酣迟肚啼宝奎益眯伍勒息块后贮道诽奔缀璃邹乡停慎值自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,34,图7-9 具有PID控制器的控制系统,自动控制理论,佑忌倦腋炭郊伶倾吟罩痛册箱悉郝道早操辫捶伶谦外工钉朵啄箩纶绍帮卓自动控制理论第六章自动控制理论第六章,2023/9/8,第六章 控制系统的校正,35,图7-10 式(7-7)所示系统的单位阶跃响应曲线,图7-11 式(7-8)所示系统的单位阶跃响应曲线,自动控制理论,贰库数施秀怠鳃蜘络叶非狙慌登赐关畏藻荚颈鲸院禾惭试豆昼蛾沈阑夜挚自动控制理论第六章自动控制理论第六章,