线性系统的校正方法(2).doc

第六章 线性系统的校正方法教学目的：通过本章学习 ，掌握自动控制系统校正概念，掌握自动控制系统校正装置的基本特性，熟练运用串联校正法， 对系统进行改造，系统频率法串联校正，掌握反馈校正，并按性能指标校正系统。教学重点：掌握自动控制系统校正概念，掌握自动控制系统校正装置的基本特性，熟练运用串联校正法， 对系统进行改造，系统频率法串联校正，掌握反馈校正，并按性能指标校正系统。教学难点：反馈校正，按性能指标校正系统。本章知识结构：第二十七讲第六章 第一节授课学时2教学目的及要求目的：通过本节学习使学生了解自动控制系统校正的概念及各种校正的方式的特点，掌握PID基本控制规律。要求：能熟悉各种校正的方式的异同、应用环境及PID基本控制规律。教学难点、重点几措施重点：PID基本控制规律。难点：前馈校正系统。措施：1、突出重点：在分析其它系统的基础上，详细分析PID基本控制规律，并结合系统实际讲述。 2、解决难点：在难点讲述中，采用系统分析对比方法。授课方法结合实际，分析对比方法（现代化）教学手段多媒体和板书结合作业思考题 P266 6-1思考题：系统校正有哪些方法？为什么要对系统进行校正？6.1 系统的设计与校正 主要是设计的系统如何达到满意的性能，即稳定性。快 性，稳定精度系统校正：为使系统能达到满意的性能，则改变系统结构，附加相应的环节，改善系统的性能，达到要求指标一、性能指标性能指标：1）稳态特性：稳定性，稳态误差； 2）动态特性：时域中：快建比（ts），起调量（）； 频域中：相角域度（r），幅值裕度（h）等二、校正方式校正连接方式有4种：1）串联校正：校正装置与前项通道串联。串联校正：串联在前向通道，一般接在误差点之后特点：（1）结构简单；（2）设计容易；（3）对参数变化敏感。2）反馈校正（并联校正）：校正装置与系统按反馈方式连接。 反馈校正：误差在局部反馈回路中，也称为反馈回路串联与反馈校正都在前向通道特点：（1）控制精度较高 ；（2）抑制参数变化 ；（3）设计较复杂。 3）前馈校正：有输入扰动直接校正系统前馈校正：设置在给定值之后，主要是滤波整形特点：（1）可消除扰动的影响；（2）可用于随动系统，进行无差控制 ；（3）与其它控制联合使用，效果好。4）扰动补偿干扰补偿：直接测量干扰信号，对干扰信号进行补偿特点：（1）可消除扰动的影响 ；（2）与其它控制联合使用，效果好。三、基本控制规律了解校正装置所需提供的控制规律，常采用比例，微分，积分等基本控制件（1）比例控制（p）提高kp可提高系统开环增益，减少稳态误差，kp太大可使系统会不稳定（2）比例微分（PD）U(t)kp e（t）kpu(s)=kp1+sE(s)改善动态性能（系统增加开环零点）微分控制只对动态过程起作用，对稳态无影响。（3）积分控制（I） U（t）ki Ki比例系数 提高系统，减少或消除稳态误差，但产生90的滞后相角，对系统稳定性不利。（4）比例积分（PI）U(t)=kpe(t)+ =Kp+Ti是积分时间常数开环极点，位于原点，增加系统 ，减少稳态误差增加左边的开环零点，可减少极点对系统动态过程影响 （5）比例微分积分（PID）控制 U(t)=Kpe(t)+ 系统动态，稳态特性都改善。第二十八讲第六章 第二节授课学时2教学目的及要求目的：通过本节学习使学生了解超前校正装置的特性，掌握具体使用方法、使用条件。要求：掌握超前校正装置频率特性及使用方法。教学难点及重点重点：掌握自动控制系统校正装置的基本特性难点：超前校正装置的设计及使用。措施：1、突出重点：理论讲述和例题分析结合，总结分析方法。 2、解决难点：结合工程实例，讲应用条件和应用方法。授课方法结合工程实例讲述（现代化）教学手段多媒体课件和板书结合作业思考题师生互动P266 6-3思考题：超前校正装置与滞后校正装置有什么区别？各应使用在什么场合？师生互动：超前校正装置具有哪些特点？6.2常用的校正装置及特性PID控制在系统校正中的作用，从滤波的角度看PD是高通滤波器，属于起步校正装置，PI是低通滤波器是滞后校正装置，PID是带通滤波器。一、超前校正装置 1、电路分析图6-1 电路图 U2(s)= R2=2、频率特性分析对数幅率特性： 对数幅率特性： 在相位上输出超前于输入超前校正装置，采用上述校正装置，系统开环增益下降2倍，为此补偿 一个Kc1/的放大器：G（s）KC*G（s）3、频率特性绘制最大相角频率Wm位于两个交接频率的几何中心点。 图6-2频率特性曲线最大相角Arctg ，在校正时需要确定两个参数。二、超前校正装置应用（多媒体讲）1、使用条件2、使用方法第二十九讲第六章 第二节授课学时2教学目的及要求目的：通过本节学习使学生了解串联校正装置的特性，掌握串联校正装置使用分析方法。要求：能用串联校正装置使用条件及设计方法。教学难点、重点及措施重点：掌握串联校正装置频率特性及设计方法。难点：串联校正装置设计方法。措施：1、突出重点：理论与实际结合，对比分析方法。 2、解决难点：通过例题，结合工程实际，简单易懂。授课方法讲授（现代化）教学手段多媒体课件和板书结合作业思考题师生互动P266 6-3思考题：串联校正装置与超前校正装置有什么区别？各应使用在什么场合？师生互动：串联校正装置在设计中应注意哪些事项？6-3 串联校正一、系统串联校正设计步骤1、根据稳态误差要求，确定开环增益k值；2、求原系统的相角裕量；3、 求校正装置的参数；4、 确定校正后的截止频率和W1,W2 (1)当/1, /50图6-3 对数频率特性曲线校