第6章自动控制原理.ppt
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1、1,第六章,控制系统的校正,2,第6章 控制系统的校正,61 系统校正的一般概念,62 频率法串联校正,63 频率法反馈校正,64 系统的复合校正,返回主目录,3,基本要求,正确理解串联超前、串联滞后、串联滞后-超前三种校正的特性及对系统的影响。掌握基本的校正网络及运算电路。熟练掌握运用(低、中、高)三频段概念对系统校正前、后性能进行定性分析、比较的方法。熟练掌握串联校正(串联超前、串联滞后)的频率域设计步骤和方法。了解串联校正的根轨迹设计步骤和方法。,返回子目录,4,正确理解反馈校正的特点和作用。能通过传递函数分解为典型环节的方法,比较说明加入反馈局部校正的作用。正确理解对控制作用和对干扰作
2、用的两种附加前置校正的特点、使用条件及其作用,会使用等效系统开环频率特性分析或闭环零、极点比较分析来说明前置校正的作用。了解其它一些改善系统性能的手段与方法。,5,61 系统校正设计基础,一、性能指标,返回子目录,6,常用频域指标:,模稳定裕度:Kg,峰值:,峰值频率:,带宽:,相稳定裕度:,截止频率:,7,二、几种校正方式,图62,8,三、校正设计的方法,1频率法2根轨迹法3等效结构与等效传递函数方法,由于前几章中已经比较详细地研究了单位负反馈系统和典型一、二阶系统的性能指标,这种方法充分运用这些结果,将给定结构等效为已知的典型结构进行对比分析,这样往往使问题变得简单。,9,62 串联校正,
3、图64 系统的串联校正,返回子目录,10,一、相位超前校正,由图65可见,校正作用的主要特点是提供正的相移,故称相位超前校正,图6-5,11,相位超前校正装置的传递函数,超前角的最大值为,这一最大值发生在对数频率特性曲线的几何中心处,对应的角频率为,(61),12,例61,图66,13,单位负反馈系统原来的开环渐近幅频特性曲线和相频特性曲线如图66所示,它可以看作是根据给定稳定精度的要求,而选取的放大系数K所绘制的。,从以上的例子可以看出超前校正,可以用在既要增大截止频率(提高快速性),又要增加相角裕度(改善振荡性)的情况。,14,图67 无源微分网络,15,通常式(61)的传递函数可以通过图
4、67所示的无源网络来实现。利用复数阻抗的方法不难求出图67所示网络的传递函数为,16,例62,给定系统结构图如图所示。,设计 和 K,使得系统在 r(t)=t作用下稳态误差0.01 相稳定裕度,截止频率,17,解:,选取相位超前校正,18,校正后开环传递函数为,校正后相稳定裕度为,符合要求,19,图615 系统的串联超前校正,20,二、滞后校正,滞后校正传递函数为,21,例63,单位负反馈系统原有的开环Bode图如图69中曲线所示。曲线 可以看作是根据稳态精度的要求,所确定的开环放大系数而绘制。,系统动态响应的平稳性很差或不稳定,对照相频曲线可知,系统接近于临界情况。,22,图69 例62对应
5、的波特图,23,注意:,由于校正环节的相位滞后主要发生在低频段,故对中频段的相频特性曲线几乎无影响。,因此校正的作用是利用了网络的高频衰减特性,减小系统的截止频率,从而使稳定裕度增大,保证了稳定性和振荡性的改善,,因此可以认为,滞后校正是以牺牲快速性来换取稳定性和改善振荡性的。,24,例63,设单位负反馈系统未校正时的对数频率特性如图610中曲线 所示,校正网络对应的幅频特性如图中曲线所示。,由图可见,并未改变低频段的斜率与高度,这说明稳态精度并未由于滞后校正而直接改善。提供了通过增加开环放大系数,提高低频区幅频特性高度的可能性。,25,图610 例63对应的波特图,26,通常式(65)的传递
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