《自动控制理论(第3版)》邹伯敏课件第06章

第六章控制系统的校正浙江大学邹伯敏教授自动控制理论普通高等教育“九五”部级重点教材7/5/20241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7/5/20242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7/5/20243图6-4图6-5自动控制理论7/5/20244图6-6自动控制理论基于根轨迹法的超前校正例6-1要求校正后系统的ξ=0.5，ωn=4解：1〕对原系统分析图6-97/5/202452〕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7/5/202465〕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7/5/20247基于频率响应法的超前校正例6-2已知系数Kv=20s-1，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7/5/202482〕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α值4〕确定Gc(s)的零、极点7/5/20249自动控制理论5〕校正后系统的开环传递函数图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7/5/202410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7/5/202411基于根轨迹法的滞后校正例一单位反响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7/5/202412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5°2〕使校正后系统的开环增益能增大β倍。例6-3已知自动控制理论7/5/202413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β值7/5/2024145〕由作图求得Gc(s)的零、极点自动控制理论7/5/202415基于频率响应的滞后校正例6-41〕调整K解：2〕作未校正系统的Bode图自动控制理论7/5/2024163〕选择新的ωc4〕确定β值自动控制理论7/5/2024175〕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ωc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6-187/5/202418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7/5/202419自动控制理论7/5/202420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ξ=0.5,ωn=5s-1和Kv=80s-11〕对未校正系统分析解：7/5/202421图6-232〕确定希望的闭环主导极点自动控制理论3〕选择新的Kc7/5/2024224〕计算sd处相角的缺额自动控制理论5〕T1和β值确实定7/5/202423自动控制理论图6-24由图解得：7/5/2024246〕根据β值选取T2图6-25自动控制理论7/5/202425基于频率法的滞后-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ωc4、确定滞后-超前校正装置的转折频率7/5/202426自动控制理论图6-26超前局部传递函数确实定校正前系统在ω=1.5s-1处的幅值为+13dB,要求Gc(s)的超前局部在ω=1.5s-1处产生-13dB幅值.由作图得：7/5/202427自动控制理论Gc(s)的超前局部的传递函数为7/5/202428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7/5/202429自动控制理论图7-4受控对象的单位阶跃响应图7-5S形响应曲线7/5/202430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7/5/202431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以下图所示试用Z-N法那么确定KpTi和Td7/5/202432图7-8具有PID控制器的控制系统自动控制理论