第六章 线性系统的校正方法

1、利用自动控制原理、第6章线性系统的校准方法、第1、第6章线性系统的校准方法、第6.1引言第6.2系统校准的基本概念、第6.3系统校准装置、第6.5 MATLAB在本章中的应用、第2、第6.1引言、三种工序分析方法(时域方法、根轨迹方法和频域方法)进行系统3，6.1引言，工程实际需要设计自动控制系统，该设计过程一般经过以下三个阶段： (1)根据任务要求，选定控制对象；(2)根据性能指标的要求，确定系统的控制规则，设计满足该控制规则的控制器； 初步选定构成控制器的部件(3)将选定的控制器和被控制对象作为一个控制系统，在构成的系统不能满足或不满足设计要求的性能指标的情况下，追加适当的要素，以一定的方

2、式连接到原系统，设计重构的系统4、6.1引言，在控制理论中，添加这个新环节的过程称为控制系统的校正，添加的环节称为校正装置或校正元件。 用于工业过程控制的比例-积分-微分控制器(PID )是校正装置。 另外，在自动控制原理中，这种问题被称为系统集成。 综合性目的是向系统引入各种附加设备来补偿系统中的缺点并满足一定的性能指标。 5、6.1引言校准装置的设计是自动控制系统全局设计的重要组成部分。 设计者的任务是选择适当的校准装置，而不改变系统的基本部分，并且计算和确定其参数以使系统满足各性能指标的要求。 同时，有必要综合考虑系统各方面的性能、成本、体积、重量和可行性，选择最佳方案。 6、6.1引言

3、，校准装置的设计过程合理地确定了性能指标： (1)根据实际情况，着重于稳定、准、快速、均匀的指标，满足实际需要。 例如，洗涤剂厂酸碱反应过程的PH控制系统主要要求标准。 x-y记录仪要求快、均匀，不要把标准(2)指标设定得过高，在满足要求的条件下，提案尽量简单、可靠。7、6.1序言，in this chapter weradsthecontrisisuseofimperforcontronfigurationsybmemingmronodicationtothestruc trol system.additional h 参照至as the compensator， isscontiturno

4、tthecontrontystructionthecontrollonsystemstructetheenablestrustetoach orrticationthasisinsertedintoacontrollection ensateforadefimperformance .8， 6.1引言commonyatoportectricenternetworkcanserveracompensatorinmycontrolsystems.severalltypeofcompnsationschemesareavailableofwh themostwidthused.rootlocusme

5、thodcanbeusedforthesynthesisofthecompensatortransferfunction .9 6.2系统校正的基本概念，1，控制对象一般是控制对象和控制装置但是，在很多实际生产过程中，在进行系统设计之前一般要指定管理对象。 在任何情况下，详细理解受控对象的工作原理和特征，准确掌握受控对象的动态数学模型和受控对象的性能要求，是系统设计的主要依据。10、6.2系统修改的基本概念，termsandconcepts设计istheprocesofconcendivingorinventingtheforms， parts anddetailsofasystemtoach

6、ievespecifiedpurpose.specification s : stattheedevicerorproductionitystatethedevicerproductisto escribedperformancecriteria . 6.2系统校准的基本概念synthesis : theprocessbyhichnewphinewphyshicalconfiguresarecreated.theconningofseparateelementsordevicestoformac 60 theresortionofmarkingajugmentabouthowhommiccom

7、morisemustbebbetweenconflictingcriteria .6.2系统校正的基本概念，2、性能指标的概况性能指标是控制系统性能的优劣校准设备的设计通常针对特定的性能指标。 从稳态性能和动态性能方面来看，1 .稳态性能指标主要有静态位置误差系数Kp、静态速度误差系数Kv和静态加速度系数Ka两种常用性能指标类别。 2动态性能指标：常用的时域性能指标有最大过冲量%、峰值时间tp、调整时间ts、稳态误差ess、相位角裕度、振幅裕度Kg、谐振峰值Mr、谐振频率r、系统带宽b等。13、6.2系统校正的基本概念、时域分析指标和频域分析指标的统一分类： (1)时域性能指标：最大过冲量、调

8、节时间、静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度系数。 通常，应用根轨迹法进行集成和校正是方便的，根轨迹法确定合适的校正设备的传递函数，使得最终根轨迹具有期望的闭环特征的根分布。 (2)频域性能指标：相位角裕度、振幅裕度、谐振峰值、谐振频率、系统带宽，通常使用频率特性法来进行综合和校正，即校正装置的设计是根据极坐标图、Bode图、尼科耳成本描绘的频率响应曲线来决定的。 14、6.2系统校正的基本概念、3、系统校正连接方法校正装置在系统中的连接方式、控制系统的校正方式：级联方式、并行方式、复合方式十五、 6.2系统校准的基本概念termsandconceptscascadecompensa

9、tionnetwork 3360 acompensatornetworkplacedincascadeorserieswithesystemprocess . rterationoradationofaccontrollocontrollinonsysteminordorproviceastionasta nsertedintothesystemtocompensateforaperform 6.2系统校正的基本概念，(1)串联校正方式串联校正装置作为重要的控制手段，其访问位置取决于校正装置自身的物理特性和原始系统的结构，一般在系统误差测量后和放大器之前。 小型、轻量、容量小的校正装置(电子设

10、备多)经常被施加到系统的信号容量少的地方，即，接近输入信号的正方向的信道。 体积、重量、容量大的校正装置(例如无源网络、机械、液压、气压装置等)经常耦合到容量大的地方，即比较接近输出信号的前方通路。 17.2系统校正的基本概念；(2)并行校正方式校正装置连接到系统的局部反馈信道的情况下，该校正方式被称为并行校正(或反馈校正反馈compensation )。 不仅改善系统性能，图中的Gc(s )的反馈作用还抑制系统参数的变化，减小了非线性元件对系统性能的影响。 因为并行校正装置的输入端信号从原始系统的输出端或者原始系统的有正向信道的部分的输出端取得，所以信号功率一般大，所以不需要在校正装置中设置

11、放大电路，有利于校正装置的简化。 然而，由于输入信号的功率很大，所以校正设备的容量和体积相当大。、18、6.2系统校正的基本概念、(3)复合校正方式(正反馈校正)复合校正方式，如图6-2-3所示，是在系统中除去反馈环路而采用的校正方法。 其中，图(a )是输入补偿的复合控制形式，图(b )是干扰补偿的复合控制形式。 复合控制不仅能使系统保持稳定，大幅度减少稳态误差，还能消除稳态误差，几乎能抑制可测量的干扰。 因此，在高精度的控制系统中，复合控制得到广泛应用。 19、6.2系统校准的基本概念是，通过结构图的转换，一种连接方式可以等效地转换成另一种连接方式，它们之间的等效性决定了系统集成和校准的不

12、唯一性。 在工程应用中，采用什么样的连接方式因情况而异。 一般需要考虑的因素有原始系统的物理结构、性能指标的要求、信号的提取和加入是否容易、信号的性质、系统中各点的功率大小、可以选择的部件、环境使用条件、设计者的经验和经济条件等。 一般而言，系统校正20、6.2的基本概念容易实现简单的串行校正，并且容易通过各种所需的形式转换信号。 串联校正通常从低能量向高能量部位传送信号，因此，需要加上校正装置本身的能量损失，进行能量补偿。 因此，串行校正装置通常由有源的网络或元件构成，需要放大元件。 反馈校正是从高能量向低能量部位传递信号的装置，校正装置本身不需要放大元件，所以需要的元件少，比串联校正装置结

13、构简单。21、6.2系统校正的基本概念，出于上述原因，串联校正设备通常被添加到前通道中能量较低的部位，但反馈校正却相反。 根据反馈控制原理，反馈校正可以消除校正电路中元件参数的变化对系统性能的影响。 因此，在原系统随着动作条件的变化，其参数的变化大的情况下，优选采用反馈校正的效果。22、6.2系统校准的基本概念asutityablecontrollysystemshouthefollowingproperties : (1) itshouthestbesablesableandserveracceable I.e . thecontrollcontrolledvariversourdforth

14、echandinteratasuterstablescondundulylargeoscillations.(2) (3) thetshouseopereationabletomitigatetheefectoundesirabledisturbances .23，6.2系统修正的基本概念All in all，afeedbackcontrolsystemmust : (2) haveanacceptabletransientresponsetoinputcommands； (3) havesuminitysteadystereerrordeforsteadyinputcommands； (4) besufficiencyntlyinsensitivetosystemparameterchanges； (5) reducetheeffectofundesirabledisturbanceinputs .24， 6.2系统校准的基本概念theprecedingchaptershavehonthatisofthesystemperfotoadjusthesystemperforthedesiredsystemresponse.whenthea chievement mingperformentmaybemetbyselectingapratractrvalueofk， thepro