第六章 线性系统的校正方法.ppt

1、工序控制的基础，第六章线性系统的校正方法，6-1综合和校正的基本概念6-2 PD控制和超前校正6-3比例积分控制器和延迟校正6-4 PID控制和延迟超前校正6-5种子文件反馈校正，6-1综合和校正的基本概念， 修正自动控制系统一般是根据经过以下三个步骤：的性能指标的要求，确定系统的控制规则，设定满足该控制规则的控制器，初步选定构成控制器的零配件，将选定的受控对象和命令支重轮构成为操纵系统， 当配置的系统不能满足或不能满足设置纠正请求的性能指标时，添加适当的零配件，以一定方式连接到原系统，使得再组合的系统全面满足设置纠正请求。 应该注意的是，图6-1系统的综合和校准模式图并非所有经校正的系统都必

2、须经过综合和校准步骤，并且在对控制精度和稳定性能要求高的系统中，校准装置必须被引入以将原始系统的性能改善和补偿给一盏茶。 相反，如果原系统本身结构简单，控制规则和性能指标要求不高，则调整其控制支重轮的放大率，可以满足系统实际要求的性能指标。 在控制工程实践中，综合和校准的方法必须根据特定的性能指标来决定。 通常，当性能指标由稳态误差、峰值时间、最大超调量量、过渡过程时间、等时域性能指标给出时，如果由相角容限r的幅度容限、相对谐振峰值、谐振频率和系统带宽等频率域性能指标给出，则应用频率特性法进行综合和校准较为方便、系统分析和校准的差别：系统分析的任务是基于已知的系统，求出系统性能指标，分析这些个

3、性能指标与系统残奥表之间的关系，分析结果是唯一的。 系统集成和校准的任务是根据操纵系统应具备的性能指标和原系统性能指标上的缺陷来确定校准装置(零配件)的结构、残奥仪表和连接方式。 在逻辑性中，系统的整合和校准是系统分析的逆问题。 云同步上，满足系统性能指标的校准装置的结构、残奥仪表和连接方式并非唯一，而是需要综合考虑系统各方面的性能、成本、体积、重量及可行性来选择最佳方案的校准装置的连接方式： (1)串联校准(2)正向种子文件校准(3)种子文件反向校准Gc(s ) :校正装置传递函数G(s):元正向信道的传递函数H(s):元反馈信道的传递函数一般来说，小型、轻量、容量小的校正装置(电气设备很多

4、)经常被加入到系统信号的容量小的地方，即输入信号的前向信道相对接近的表兄弟。 相反，对于体积、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)，大多与容量大的部位，即比较接近输出信号的前方通路串联连接。62串联校正、正向种子文件校正、正向种子文件校正是将校正装置Gc(s )正向排列到原始系统的一个或多个正向信道的一个或多个环节。 需要比串联校正多1个连接点，即1个信号取出点和1个信号取入点。种子文件背校正和种子文件背校正构成了本地种子文件背电路，该本地背电路将校正装置Gc(s )反向地连接到原始系统正向信道的一个或多个环节。 然后，从原始设备的输出端或原始设备的前向信道中的任一个

5、的环形输出端获得种子文件背校正设备的输入端信号，并且因为信号功率通常较大，从而无需在校正设备中设置放大器电路，从而有利于校正设备的简化。 然而，由于输入信号的功率相对较大，因此校正装置的电容和体积相应地较大。当操纵系统性能指标由稳态误差ess、相角裕度、幅度裕度Kg、相对谐振峰值Mr、谐振频率r和系统带宽b等频率域性能指标给出时，采用频率特性法对系统进行综合校正是方便的。 这是因为，通过在条纹图中将校正装置的相频率特性和振幅特性分别与原系统的相频率特性和振幅特性重合，能够清楚地表示校正装置的作用。 相反，将原始系统的相频率特性和振幅特性与期望的相频率特性和振幅特性进行比较，可以得到校正装置的相

6、频率特性和振幅特性，可以得到关于满足性能指标要求的校正网络的残奥仪表。6-2 PD控制和超前补偿、数学模型：传递函数：原始相角裕度为负、补偿后相角裕度为正、原始振幅裕度为负、渐近、补偿后振幅裕度为PD补偿网络链接是活动补偿装置，由网络和互惠生凸点构成。 在工程上，被动网络也常常构成先行补偿设备。 我们通常所说的超前补正是指被动网络超前补正。 校正后，系统相对稳定性改善，高速性提高。 为了引起、最大相角、满脚丫子、增益下降，在实际工序中，通常将一个放大器串联连接，以补偿增益下降。 常见的PD网络链接条形码图：转换频率：PD校准，放大网络链接，越小，PD作用越大。 串联超前补偿对系统的影响，可以增

7、加开环频率特性在剪切频率附近的正相角，增加系统相角裕度，减小对数振幅的频率特性在振幅通过频率下的负斜率，提高系统的稳定性，提高系统的带宽，提高系统的响应速率。 在原系统不稳定或稳定裕度小、开环相位频率特性曲线在振幅通过频率附近具有大的负斜率的情况下，随着不希望采用相位超前校正的振幅通过频率的增加，原系统的负相角增加的速度超过超前校正装置的正相角增加的速度， 超前网络不发挥补偿延迟角的作用(2)使用求出的k值和原始系统的传递函数，生成原始系统的条形图(3)在条形图上求出原始系统的振幅和相角裕度，使相角裕度增加到规定的数值的超前角，即超前角校正装置的m值将m值代入式(6-4)中，求出校正网络残奥仪

8、表a，在条形图上决定与原始系统的振幅-10lg相当的频率c，将该频率设为与校正装置的最大超前相位角对应的频率m，即m=c。 (4)通过将所获得的m和的值代入表达式(6-5)来获得先前网络的残奥仪表t和t，并且写入校正网络的传递函数GC (s ) (5)最后，将原始系统的前向信道的倍率增加到Kc=a倍，以补偿串行提升网络的幅度衰减作用，并且校正后的系统的开环系统原来的系统如图所示为人所知。 系统单位线增加时的稳态误差要求相位裕度度振幅裕度。 试验校正方法进行分析设定修正。 (1)根据稳态误差的要求，如果开环男同志、解：原系统是类型系统，则制作(2)系统不变部分的条形码图。2、相位裕度度、振幅裕度

9、、系统稳定但不满足的条件。 (3)作为前进修正的一环进行修正。 如果添加提前校正网络链接，则系统的剪切频率变大，可能向右移位，并且原始系统的幅度变小，并且因此，为了补偿这种移位量，预先增加左侧和右侧。 以此方式，先前网络链接的相位角可初步确定经校正的系统。63比例积分控制器和迟滞现象校正、数学模型、传递函数、取，原振幅裕度为正，原相角裕度为正，原系统的稳定性好，但0型系统，所以稳态误差差，所以加上PI校正。修正后的系统相位裕度变化不大，振幅馀量没有变化，表明相对稳定性仍然满足要求(影响小)，并且修正后的系统加上积分网络链接形成了I型系统，比例积分控制器改善了系统的稳态误差。 也就是说，引入比例

10、积分控制器改善了系统的稳态性能，并且对系统的稳定性施加的影响小。 比例积分控制器也称为延迟补偿，因为比例积分控制器会给系统带来相位延迟。 PI调节器由网络和运算放大器构成，是有源校正装置。 但是，在工程实际中，被动网络往往构成迟滞现象补偿装置。 通常，基于无源网络的校正被称为迟滞现象校正。 应指出：最大相位滞后角、混叠频率：对工程应用相位滞后修正并不要求相位滞后，而是降低更大的射频波频带中的男同志，并且尽可能减小该频带中的相位变化。 即，这可以在保证了现有系统的中频和高频性能的同时，尽量增大系统的开环放大率，较大地改善稳定性能。 串联迟滞现象校正设备的主要作用是在高频带中提供显着的幅度衰减，其

11、最大衰减与迟滞现象网络传递函数中的残奥仪表b(b 1 )成反比。 当在控制系统中采用串联迟滞现象校正时，由于其射频波衰减特性，可以在开环放大率大的情况下得到良好的相位角裕度和稳定性能。串联延迟补偿对系统的影响，1。 保持系统开环放大率不变，减小剪切频率，增加相位角容限，提高系统相对稳定性2。 可以在保持系统相对稳定性的同时提高系统的开环放大率并改善系统的稳态性能3。 降低振幅-通过频率可以减小系统的宽带化，降低系统的响应速率，但提高系统的抗扰度。 在用于串行迟滞现象校正的频率特性方法的步骤中，根据所要求的稳态误差系数，基于求出系统的开环放大率k的k值，生成原始系统的条形图，测定原始系统的相角裕

12、度和振幅裕度，根据所要求的相角裕度，考虑延迟角的补偿， 求校正后系统的剪切频率c，根据原来的系统在c处的振幅，求迟滞现象网络的残奥仪表b。为了保证迟滞现象网络在c处的迟滞现象角度在5o以下，求第二折返频率为bT和t的值，即校正网络的传递函数和校正后系统的开路已知原始系统如图所示，要求单位定速输入时的系统的静态误差的相位裕度度振幅裕度。 试验校正方法分析设定订正。 (1)根据所要求的稳态性能指标确定开环男同志。 由于原系统是I型系统，所以原系统如图所示，已知要求单位定速输入时的静态误差的相位裕度度振幅裕度。 试验校正方法分析设定订正。 (1)根据所要求的稳态性能指标确定开环男同志。 由于原始系统

13、是I型系统，所以描绘了、(2)原始系统的条形码图(折断线)、但是，如果从曲线急剧变化的特征中适当地进行选择，则能够改善该系统的稳定性。 采用相位延迟校正。6-4 PID控制和迟滞现象进度校正、与PID控制支重轮的传递函数对应的条形格拉夫，由图可知，在低频中PID控制支重轮主要是PI作用，在中频中主要是PD作用。 因此，PID调节器可以改善系统的动态性能，同时改善系统的稳定性。 PID校正也称为迟滞现象超前校正。 PID调节器由网络和运算放大器构成，是源极补偿装置。 在工程实际中，被动网络多构成迟滞现象超前补偿装置。 我们通常将无源网络的补偿称为迟滞现象前补偿。 从、图可以看出，延迟超前校正网络

14、链接是延迟网络链接和超前网络链接的组合。 在对系统进行迟滞现象超前校正的情况下，可以通过超前校正和迟滞现象校正的方法分别进行校正，最后合成来实现。已知的迟滞现象校正在基本上保证了现有技术的动态性能的基础上，超前校正可以改善系统的相对稳定性和响应速率，但是并不太有助于改善稳定性能，并且可以显着改善系统的开环增益并改善系统的稳定性能。 综合以上两个特点，采用滞后超前补偿环节，可以使系统的动态性能和稳态性能得到云同步改善。 在控制系统的校正中，6-5种子文件反向校正也是一般的校正方式之一。 像串行校正一样，种子文件背校正可以改善系统性能，并且还可以抑制种子文件屈曲分析环路中的不利因素对系统的影响。 由图可知，没有种子文件反馈校正时系统