东华理工大学自动控制理论原理课件

建模

分析系统性能时域分析法

根轨迹法

频域分析法校正系统分析问题系统设计问题第六章控制系统的校正第一节引言分析系统的稳态性能、瞬态性能根据希望的稳态、瞬态性能，研究如何建立满足性能要求的控制系统（1）分析被控对象的工作原理，明确控制目标，制定控制方案；（4）选择执行元件（型式、特性和参数）；（2）选择测量元件（类型、特性和参数）；（3）选择放大元件（前置放大，功率放大），要求放大器增益可调；（5）由初步选定的测量元件、放大元件和执行元件等作为控制装置的基本组成元件，与被控对象一起，构成自动控制系统；第二节系统的设计及校正问题（6）设计校正装置。为了使设计的控制系统满足给定的性能指标，有必要在系统中引入一些附加装置，改变整个系统的性能，从而满足给定的各项性能指标要求。这些附加装置称为校正装置或补偿器。设计附加校正装置的过程就称为控制系统的校正

性能指标是用于衡量系统具体性能（平稳性、快速性、准确性）的参数，主要分为稳态性能指标与动态性能指标两大类。

1、稳态性能指标

系统的稳态性能与开环系统的型别v与开环传递系数K有关，常用静态误差系数衡量，误差系数越大（等效于K越大），稳态误差ess就越小。一、性能指标2、动态性能指标

分为三类，常用的性能指标主要有：（1）时域指标：最大超调量σ%（反映平稳性）、调节时间ts（反映快速性）。（2）频域指标：①开环频域指标：稳定性指标：相位裕量、幅值裕量Lh、中频段宽度h；快速性指标：幅值穿越频率c。②闭环频域指标：稳定性指标：谐振频率r、谐振峰值Mr快速性指标：截止频率b3）复域指标：阻尼比（反映平稳性）、无阻尼自然振荡频率n（反映快速性）二、校正结构按校正元件在系统中的位置串联校正反馈校正复合校正按输入补偿的复合校正按扰动补偿的复合校正1.串联校正校正前校正后2.并联校正校正后校正前3.局部反馈校正校正前校正后4.前馈校正5.复合校正00o90oReIm两个转折频率的几何中点最大超前角最大相角频率对应的对数幅频第三节频域法串联校正一、串联超前校正1、超前校正环节的频率特性原系统不稳定相角裕度：负值中频段-40db/dec2、串联超前校正设计超前校正置于中频段最大相角频率m设在c处m(c)处的幅值10lga提供正相角正斜率校正相角裕度：正值校正后系统稳定中频段-20db/dec设计步骤若性能指标中有相位裕量γ(1)根据稳态性能指标的要求开环增益K(2)计算未校正系统动态能指标相角裕量γ0幅值裕量h0若性能指标满足要求，停止若性能指标不满足要求，继续(3)计算最大超前相角φm(4)确定参数a和T(5)确定校正装置传递函数(6)检验校正后系统的性能指标是否满足要求，若不满足，

需要重新进行计算(3)(4)确定参数a和T若性能指标中有截止频率c修改步骤(3)、(4)二、串联滞后校正1、滞后校正环节的频率特性00o-90oReIm提供负斜率负相角2、串联滞后校正设计原系统不稳定相角裕度负值中频段-60db/dec置于远离截止频率的低频段，通常使校正环节的转折频率远小于c0，一般取0.1c0中频段的相角几乎没有变化校正相角裕度正值校正后系统稳定截止频率变小设计步骤(1)根据稳态性能指标的要求开环增益K(2)计算未校正系统动态性能指标若性能指标不满足要求，继续相角裕量