自动控制原理——第6章ppt课件

1、自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正第六章第六章 自动控制系统的设计与校正自动控制系统的设计与校正6.1 系统设计的设计步骤系统设计的设计步骤1.根据用户提出的性能目的和被控对象的根据用户提出的性能目的和被控对象的详细任务环境，根据条件进展调研、查阅详细任务环境，根据条件进展调研、查阅技术资料，确定合理的设计目的，作为设技术资料，确定合理的设计目的，作为设计的根据。计的根据。2.初步确定控制方案，如是用计算机控制初步确定控制方案，如是用计算机控制还是普通的模拟控制，驱动方式是采用还是普通的模拟控制，驱动方式是采用电动的还是液压气动的，完成系统

2、的职电动的还是液压气动的，完成系统的职能方框图，写出可行性方案论证报告。能方框图，写出可行性方案论证报告。自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正3. 详细进展设计详细进展设计 根据初步确定的合理的设计目的进展根据初步确定的合理的设计目的进展总体设计，合理地设计或选择元部件，尤总体设计，合理地设计或选择元部件，尤其是对丈量元件的选择要给予充分的留意。其是对丈量元件的选择要给予充分的留意。组成系统后进展动、静态分析计算，同组成系统后进展动、静态分析计算，同时进展计算机仿真。假设不符合目的要求，时进展计算机仿真。假设不符合目的要求，那么要进展校正，使

3、其满足目的要求。那么要进展校正，使其满足目的要求。自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正 4实验室原理性实验实验室原理性实验 根据详细设计，在实验室建造系统的原根据详细设计，在实验室建造系统的原型机，并进展实验。按照实验的结果调正改型机，并进展实验。按照实验的结果调正改系统九部件中的有关参数，排除缺点，进一系统九部件中的有关参数，排除缺点，进一步完善详细设计。步完善详细设计。 5提交样机经过技术鉴定提交样机经过技术鉴定 在实验室实验的根底上思索到实践的在实验室实验的根底上思索到实践的运用条件进展样机消费。再经过对样机的实运用条件进展样机消费。再

4、经过对样机的实验考核，鉴定其能否全面满足设计目的，根验考核，鉴定其能否全面满足设计目的，根本符合后才可决议小批量消费。经过实践运本符合后才可决议小批量消费。经过实践运用的考验，最后才干经过技术鉴定，投入小用的考验，最后才干经过技术鉴定，投入小批量消费，进展定点实践运用。批量消费，进展定点实践运用。自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正调理时间调理时间ts超调量超调量%稳态误差稳态误差ess静态位置误差系数静态位置误差系数Kp静态速度误差系数静态速度误差系数Kv静态加速度误差系数静态加速度误差系数Ka一、时域目的一、时域目的6.2 性能目的与系统

5、设计的根本思绪性能目的与系统设计的根本思绪自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正二、频域目的二、频域目的:1闭环频域目的闭环频域目的峰值峰值Mr峰值频率峰值频率r频带频带b 2开环频域目的开环频域目的截止频率截止频率(穿越频率穿越频率)c 相稳定裕度相稳定裕度模稳定裕度模稳定裕度Lh 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正三、各项目的的关系三、各项目的的关系四、系统带宽的选择四、系统带宽的选择五、校正方式五、校正方式校正：给系统参与一些具有某种典型环节校正：给系统参与一些具有某种典型环节特性的电

6、网络、模拟运算部件以及丈量安特性的电网络、模拟运算部件以及丈量安装等，靠这些环节的配置来有效地改善整装等，靠这些环节的配置来有效地改善整个系统的控制性能，借以到达所要求的性个系统的控制性能，借以到达所要求的性能目的。这一参与的部件或安装通常称为能目的。这一参与的部件或安装通常称为校正元件或校正安装。校正元件或校正安装。 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正校正方式：校正方式：按照系统中校正安装的衔接方式，可分为按照系统中校正安装的衔接方式，可分为串联校正、反响校正、前馈校正、复合校串联校正、反响校正、前馈校正、复合校正四种。正四种。 串联校正

7、和反响校正串联校正和反响校正 (1)(1)串联校正和反响校正串联校正和反响校正 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正前馈校正前馈校正 (2)(2)前馈校正前馈校正 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正(4)(4)复合校正复合校正 复合校正复合校正 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正六、校正方法六、校正方法1. 分析法分析法2. 综合法综合法自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正6.3 根本

8、控制规律根本控制规律在校正安装中，常采用比例在校正安装中，常采用比例(P)、微分、微分(D)、积分积分(I)、比例微分、比例微分(PD)、比例积分、比例积分(PI)、比例积分微分比例积分微分(PID)等根本的控制规律。等根本的控制规律。一、比例一、比例(P)控制控制具有比例控制规律的控制器称为比例控具有比例控制规律的控制器称为比例控制器其特性和比例环节完全一样，它制器其特性和比例环节完全一样，它实践上是一个可调增益的放大器。实践上是一个可调增益的放大器。传送函数传送函数 p( )( )X sKE s 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正动态构

9、造图为动态构造图为 比例控制的作用：比例控制的作用：1在系统中增大比例系数在系统中增大比例系数Kp可减少系统的稳可减少系统的稳态误差以提高稳态精度。态误差以提高稳态精度。2添加添加Kp可降低系统的惯性，减小一阶系统可降低系统的惯性，减小一阶系统的时间常数，改善系统的快速性。的时间常数，改善系统的快速性。3. 提高提高Kp往往会降低系统的相对稳定性，甚往往会降低系统的相对稳定性，甚至会呵斥系统的不稳定。至会呵斥系统的不稳定。自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正二、比例二、比例微分微分(PD)控制控制动态构造图为动态构造图为 具有比例具有比例微分

10、控制规律的控制器称为比微分控制规律的控制器称为比例微分控制器。例微分控制器。传送函数传送函数 p( )(1)( )X sKsE s 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正PD控制器的作用：控制器的作用：PD控制具有超前校正的作用，能给出控制系控制具有超前校正的作用，能给出控制系统提早开场制动的信号，具有统提早开场制动的信号，具有“预见性，预见性，能反响偏向信号的变化速率能反响偏向信号的变化速率(变化趋势变化趋势)，并，并能在偏向信号变得太大之前，在系统中引进能在偏向信号变得太大之前，在系统中引进一个有效的早期修正信号，有助于添加系统一个有效的早

11、期修正信号，有助于添加系统的稳定性，同时还可以提高系统的快速性。的稳定性，同时还可以提高系统的快速性。其缺陷是系统抗高频干扰才干差。其缺陷是系统抗高频干扰才干差。自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正三、积分三、积分(I)控制控制具有积分控制规律的控制器，称为具有积分控制规律的控制器，称为I控制器。控制器。动态构造图为动态构造图为 传送函数传送函数 i( )( )KX sE ss 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正四、比例积分四、比例积分(PI)控制控制动态构造图动态构造图 传送函数传送函数

12、 pipii111KX sTsKE sTsTs 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正PI控制器的作用：控制器的作用：在系统中主要用于在保证控制系统稳定的在系统中主要用于在保证控制系统稳定的根底上提高系统的型别，从而提高系统的根底上提高系统的型别，从而提高系统的稳态精度。稳态精度。五、比例五、比例积分积分微分微分(PID)控制控制动态构造图动态构造图 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正传送函数传送函数 pi11X sKsE sT s PID控制器的作用：控制器的作用：PID具有具有PD和和P

13、I双重作用，可以较全面地双重作用，可以较全面地提高系统的控制性能。提高系统的控制性能。PID控制器除了提高控制器除了提高系统型别之外，还提供了两个负实零点，系统型别之外，还提供了两个负实零点，从而较从而较PI控制器在提高系统的动态性能方控制器在提高系统的动态性能方面有更大的优越性。因此，在工业控制设面有更大的优越性。因此，在工业控制设计中，计中，PID控制器得到了非常广泛的运用。控制器得到了非常广泛的运用。自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正6.4 常用串联校正网络常用串联校正网络 一、超前校正网络和滞后校正网络一、超前校正网络和滞后校正网络

14、 常用的串联校正网络的传送函数普通方式为常用的串联校正网络的传送函数普通方式为 1c1mjjniiKszGssp 当校正网络为当校正网络为1 1阶时，传送函数为阶时，传送函数为 | |cK szGszpsp 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正校正网络的频率特性函数为校正网络的频率特性函数为 c1jjjj/11jj/11jKzGpzKKzpp 相频特性曲线为相频特性曲线为 arctanarctan 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正最大超前相角最大超前相角 对应的角频率对应的角频率m1zp

15、 m1sin1 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正相角滞后校正网络相角滞后校正网络(或称迟后校正网络或称迟后校正网络) 传送函数为传送函数为 cszGssp 滞后校正网络的频率特性为滞后校正网络的频率特性为cj1(j )j1G 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正滞后校正网络的伯德图滞后校正网络的伯德图自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正二、用伯德图方法设计超前校正网络二、用伯德图方法设计超前校正网络设计步骤如下：设计步骤如下：(1) 绘

16、制未校正系统的伯德图，计算相角裕绘制未校正系统的伯德图，计算相角裕度，断定能否满足要求，能否需求引入适度，断定能否满足要求，能否需求引入适宜的超前校正网络宜的超前校正网络Gc(s)；(2) 确定所需的最大超前相角确定所需的最大超前相角m;(3) 利用利用 ，计算，计算；m1sin1 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正(4) 计算计算10lg，在未校正系统的幅值增益曲，在未校正系统的幅值增益曲线 上 ， 确 定 与线 上 ， 确 定 与 1 0 l g 对 应 的 频 率 。 当对 应 的 频 率 。 当 = c= m时，超前校正网络能提供时

17、，超前校正网络能提供10lg(dB)的幅值增量，因此，经过校正后，原有幅值增的幅值增量，因此，经过校正后，原有幅值增益为益为10lg的点将变成新的与的点将变成新的与0dB线的交点，线的交点，对应频率就是新的交接频率对应频率就是新的交接频率 c= m ；(5) 计算极点频率计算极点频率 和零点频率和零点频率 。mp mpz 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正(7) 确定系统的增益，以保证系统的稳态精确定系统的增益，以保证系统的稳态精度，抵消由超前校正网络带来的衰减度，抵消由超前校正网络带来的衰减1/。(6) 绘制校正后的闭环系统伯德图，检查系

18、绘制校正后的闭环系统伯德图，检查系统能否满足要求。假设不满足要求，那么需统能否满足要求。假设不满足要求，那么需重新设计；重新设计；自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正例例 二阶单位负反响控制系统，开环传送二阶单位负反响控制系统，开环传送函数为函数为 2KG ss s 给定的设计要求为：系统的相角裕度不小给定的设计要求为：系统的相角裕度不小于于4040，系统斜坡呼应的稳态误差为，系统斜坡呼应的稳态误差为5%5%。解：解： 由稳态误差的设计要求可知，系统的静由稳态误差的设计要求可知，系统的静态速度误差系数应该为态速度误差系数应该为Kv=20Kv=

19、20，于是未，于是未校正系统的开环频率特性函数为校正系统的开环频率特性函数为 20jj0.5j1j0.5j1vKG 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正所需的超前相角至少为所需的超前相角至少为(40(40-18 -18 )=22 )=22 设超前相角为设超前相角为3030 , , 对应有：对应有：6.2c 018 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正m1sinsin300.531 10lg=4.8 dB，在，在G(s)的伯德图上，确定的伯德图上，确定与与-4.8 dB对应的频率，有对应的频率

20、，有m=8.4 rad/s，可以得到可以得到0.068，而，而|z|=4.8，|p|=14.4，于是得到接入超前校正网络后的系统传送于是得到接入超前校正网络后的系统传送函数函数G(s)为为c020 14.8( )( )( )(0.51) 114.4sG sG s G ssss 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正系统校正前后的阶跃呼应系统校正前后的阶跃呼应自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正三、用伯德图设计滞后校正网络三、用伯德图设计滞后校正网络设计步骤：设计步骤：(1) 根据稳态误差的设计

21、要求，确定原系统的根据稳态误差的设计要求，确定原系统的增益增益K，画出伯德图；，画出伯德图；(2) 计算原系统的相角裕度，如不满足要求，计算原系统的相角裕度，如不满足要求，那么进展下面的设计步骤；那么进展下面的设计步骤；(3) 计算能满足相角裕度设计要求的交接频率计算能满足相角裕度设计要求的交接频率c。计算期望交接频率时。计算期望交接频率时, 思索滞后校正网思索滞后校正网络引起的附加滞后相角。工程上该滞后相角的络引起的附加滞后相角。工程上该滞后相角的预留值取预留值取5：自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正(4) 配置零点。该零点频率普通比预期

22、交接频配置零点。该零点频率普通比预期交接频率小率小10倍频程倍频程;(5) 根据根据 c和定原系统对数幅频特性曲线，和定原系统对数幅频特性曲线，确定增益衰减；确定增益衰减；(6)在在 c处，滞后校正网络产生的增益衰减为处，滞后校正网络产生的增益衰减为20lg 。由此确定。由此确定值；值；(7) 计算极点计算极点 p=1/ = z/；(8) 验证结果。如不满足要求，重新进展步骤验证结果。如不满足要求，重新进展步骤 (3)(8)。自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正由于超前校正和滞后校正各有优点，有时由于超前校正和滞后校正各有优点，有时会把超前校

23、正和滞后校正综合起来运用，会把超前校正和滞后校正综合起来运用，这种校正网络称为滞后这种校正网络称为滞后超前校正网络。超前校正网络。滞后滞后超前校正网络的伯德图超前校正网络的伯德图自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正 工程上常用的校正方法通常是把一个高阶工程上常用的校正方法通常是把一个高阶系统近似地简化成低阶系统，并从中找出少数系统近似地简化成低阶系统，并从中找出少数典型系统作为工程设计的根底，通常选用二阶、典型系统作为工程设计的根底，通常选用二阶、三阶典型系统作为预期典型系统。只需掌握典三阶典型系统作为预期典型系统。只需掌握典型系统与性能目的

24、之间的关系，根据设计要求，型系统与性能目的之间的关系，根据设计要求，就可以设计系统参数，进而把工程实际确认的就可以设计系统参数，进而把工程实际确认的参数引荐为参数引荐为“工程最正确参数，相应的性能工程最正确参数，相应的性能确定为典型系统的性能目的。根据典型系统选确定为典型系统的性能目的。根据典型系统选择控制器方式和工程最正确参数，据此进展系择控制器方式和工程最正确参数，据此进展系统电路参数计算。统电路参数计算。6.5 常用的串联校正方法常用的串联校正方法 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正闭环传送函数为闭环传送函数为 2n22nn2sss

25、n/12K TKT nn212KT 典型二阶系统开环传送函数为典型二阶系统开环传送函数为 2nn12KG ss Tss s 一、二阶典型系统一、二阶典型系统自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正1.二阶典型系统的最优模型二阶典型系统的最优模型 条件：条件： 20.7072 得到最优模型的校正条件为得到最优模型的校正条件为 1122TKKT或代入代入 12 KT 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正snbncn2cc%4.3%34.2,0.70763.42vtTKK 最优模型的性能目的为：最优模

26、型的性能目的为： 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正2. 二阶最优模型的综合校正方法二阶最优模型的综合校正方法 (1) 系统固有部分特性是一惯性环节：系统固有部分特性是一惯性环节： 101( )1KG sT s 按二阶典型系统应串入积分控制器按二阶典型系统应串入积分控制器即即 ci1( )G sT s那么那么 10ci1111KKG sGs GsTs T ss Ts式中式中 11iKKTTT自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正应满足最优条件应满足最优条件11i1122TTKKT即即 i11

27、2TTK因此因此 i1 12TK T自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正(2) 系统固有部分是两个串联的惯性环节系统固有部分是两个串联的惯性环节 101212()11KGsTTT sT s 使其化成二阶典型系统，那么需采用使其化成二阶典型系统，那么需采用PIPI控制器控制器 pici1KTsGsTs 选参数时把时间常数大的环节消去，即选参数时把时间常数大的环节消去，即 i1TT 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正因此因此 1pi0c2/( )11K KTKG sG s Gss T ss T

28、s根据最优条件：根据最优条件： 12TK 21pi12TK KT 即即 那么得那么得 121p2TTK K 1p122TKK T 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正(3) 系统固有部分由一个大时间常数的惯性环系统固有部分由一个大时间常数的惯性环节和假设干个小时间常数的惯性环节串联组成：节和假设干个小时间常数的惯性环节串联组成： 1012( )111nKG sT sT sT s 式中式中 123,1,2,3,TTTin 把小时间常数的惯性环节合并成一个把小时间常数的惯性环节合并成一个“等效等效的惯性环节，即的惯性环节，即 23nTTTT 那么

29、那么 10111KGsT sT s (1)自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正(3) 系统固有部分为典型二阶系统系统固有部分为典型二阶系统,但不符合最优条件，遇到这种情况要根据要但不符合最优条件，遇到这种情况要根据要求的性能目的来详细的进展校正。求的性能目的来详细的进展校正。 101( )1KG ss T s 如如T1T1满足快速性的要求满足快速性的要求(ts=4.2T1)(ts=4.2T1)稳态稳态精度不作要求时，只需调整精度不作要求时，只需调整K1K1使之符合最使之符合最优条件即可。优条件即可。 即即 111122KKTT 自动控制原理自

30、动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正假设此时假设此时T1T1满足要求，而满足要求，而K1K1不符合要求不符合要求( (即稳态精度不满足目的即稳态精度不满足目的) )，首先使，首先使K1K1增大到增大到K K使之符合目的要求。使之符合目的要求。 101( )1KG ss T s c1c11KT sGsTs 因此因此 c11c111111K KT sK KG ss T sTss Ts 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正根据最优条件：根据最优条件： c11122TKK KK1为知，为知，Kc为增大的倍数，即根

31、据目的决为增大的倍数，即根据目的决议的数据，亦为知，那么议的数据，亦为知，那么K=K1Kc为知，所为知，所以以T即可求出。即可求出。 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正如如T1T1不满足要求，不满足要求，K1K1亦不满足要求，首先亦不满足要求，首先应使应使T1T1满足目的要求，然后在使满足目的要求，然后在使K1K1符合要求符合要求即可；或者先满足即可；或者先满足 K1 K1再满足再满足T1T1，这要根据，这要根据详细情况而定。详细情况而定。留意留意: : 一定要使各项目的都满足要求。一定要使各项目的都满足要求。 自动控制原理自动控制原理 第

32、六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正(5) 系统固有部分传送函数系统固有部分传送函数: 10123111KGsT sT sT s 式中式中 123TTTT3亦可以是许多小时间常数的等效时间常亦可以是许多小时间常数的等效时间常数，此时，应采用数，此时，应采用PID控制器：控制器： c12c11KssGss 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正令令11223c13c1 3112212TTTTKK KTTKK T 那么那么自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正二、三阶典型系统

33、校正法二、三阶典型系统校正法 典型三阶系统模型的开环传送函数为典型三阶系统模型的开环传送函数为 0122(1)( )(1)K T sG ss T s 开环伯德图为开环伯德图为1 2 定义定义为中频段宽度为中频段宽度 2112ThT 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正1. 具有最正确频比的典型三阶系统具有最正确频比的典型三阶系统 最正确频比最正确频比: :当系统参数满足以下两式当系统参数满足以下两式时，所对应的闭环时，所对应的闭环MrMr值最小。值最小。具有最正确频比的典型三阶模型为具有最正确频比的典型三阶模型为 2222221121hT s

34、hG sh TsT s 2cc12112hhh c0c120lg40lg20lg0K 由由得到得到022212hKh T 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正思索到参考输入和扰动输入两方面的性能思索到参考输入和扰动输入两方面的性能目的，通常取中频宽度目的，通常取中频宽度h=5h=5。 (1)假设未校正系统传送函数为假设未校正系统传送函数为 2021KGss T s 可采用可采用PIPI控制器控制器 cPI11GsKT s参数设定为参数设定为 PI2221,2hKThTK hT 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动

35、控制系统的设计与校正正(2)假设未校正系统传送函数为假设未校正系统传送函数为 202323()11KGsTTs T sT s 可采用可采用PIDPID控制器控制器 cpDI11GsKT sT s参数设定为参数设定为 23P23D222223I231,2hT ThKhTTTh K ThTTThTT 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正2具有最大相角裕度的典型三阶系统具有最大相角裕度的典型三阶系统 典型三阶系统的相角裕度为典型三阶系统的相角裕度为 c1c2arctanarctanTT 典型三阶系统的开环传送函数为典型三阶系统的开环传送函数为 01

36、22(1)( )(1)K T sG ss T s 调整调整K0，即改动，即改动c使使获得最大值。设获得最大值。设当当c= 0 ， 取最大值。取最大值。 由由 对对c的导数等于的导数等于0，得，得01212211TThT 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正max1arctan2hh 22001221Kh hTh h 具有最大相角裕度的典型三阶系统为具有最大相角裕度的典型三阶系统为 2222211( )1hT sG ssT sh hT 普通取普通取h=4，T1=4T2， 。02218KT 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设

37、计与校自动控制系统的设计与校正正6.6 反响校正反响校正 一、比例负反响可以减弱被反响包围部分的一、比例负反响可以减弱被反响包围部分的惯性，从而扩展其频带惯性，从而扩展其频带比例负反响包围惯比例负反响包围惯性环节，其闭环传性环节，其闭环传送函数为送函数为0284 00f00f1111KC sKK KsTTsR ssK K 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正二、速度反响包围振荡环节，可添加环节的二、速度反响包围振荡环节，可添加环节的阻尼，有效的减弱阻尼环节的不利影响阻尼，有效的减弱阻尼环节的不利影响系统的闭环系统的闭环传送函数为传送函数为 22nn22t22nnnnn222C ssKR sssss 自动控制原理自动控制原理 第六章第六章 自动控制系统的设计与校自动控制系统的设计与校正正三、反响校正可以减弱参数变化对系统性能三、反响校正可以减弱参数变化对系统性能的影响的影响 比较有反响和无反响比较有反响和无反响时系统输出对参数变时系统输出对参数变化的敏感程度化的敏感程度:对于开环系统对于开环系统 0C sC sGsG s