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文档简介

1、,日期:2020年8月9日星期日,第六章线性系统的校准,介绍PID控制器超前补偿滞后补偿滞后超前补偿系列期望幅频特性校正反馈补偿,6.1介绍,控制系统设计与校准:为了使系统性能满足一定的要求,进入校准装置并以一定的方式选择校准元件参数的过程。系统中校正装置的连接方式可分为串联校正反馈校正前馈校正(1)串联补偿(校正)GC (s)、6.1引入(2)反馈补偿(校正)GC (s)、6.1引入(3)前馈补偿(校正)Gc(s)、扰动前馈校正等。根据补偿环节的阶段及其变化,可以分为:超前补偿、滞后补偿和滞后超前补偿。根据运行规律,可分为比例控制、积分控制和微分控制。6.1引言,用频率法修正控制系统主要是改

2、变频率特性的形状,使其具有合适的高频、中频和低频特性及稳定裕度,从而获得满意的闭环品质。在初步设计中,波特图经常被用来修正系统。6.1简介需要几种基本类型的补偿,如(b)改善中频特性,(a)增加低频增益,以及(c)合并前两种补偿。在6.1的介绍中,由比例环节、积分环节和微分环节组成的串联校正网络在实践中被广泛应用,特别是在工业过程控制中,简称为PID控制器。6.2 PID控制器,1。比例控制器,6.2比例微分控制器,比例微分控制器,6.2比例微分控制器,3。积分控制器,积分控制器,优点:积分环节可以改善系统类型,减少稳态误差,降低稳定性,甚至引起系统不稳定,改善系统类型,并引入了-900相,6

3、.2 PID控制器,PI控制器的特点,可视为I控制器和PD控制器的串联。示例解决方案:1)当没有将PI控制器添加到稳态性能中时,系统为类型1。加入比例积分控制器后,系统的开环传递函数为:6.2比例积分控制器;2)稳定性,6.2 PID控制器,6.3超前补偿;1.超前补偿网络的特性、串联补偿网络的频率特性具有正相角。RAD/S、0、RAD/S、0、DB、查找相频特性的极值:6.4滞后补偿,适用场合:超前补偿网络的设计1)绘制波特图,检查稳态性能,计算截止频率和相位裕量2)计算最大相位超前角,6.3超前补偿,3)4)确定新的开环交叉频率,6.3超前补偿,以及解决方案:(1)根据稳态误差要求确定开环

4、增益k,6.3超前补偿。6.4滞后补偿适用场合:滞后校正具有相位滞后的特点,其高频衰减可以降低系统的剪切频率,提高系统的相角裕度。6.4延迟补偿,1。绘制波特图,检查稳态性能,并计算交叉频率和相位裕量。二是滞后补偿网络的设计。6.4滞后补偿、解、(弧度/秒)、系统不稳定、6.4滞后补偿、(2)、(3)、(4)、6.4滞后补偿、6.4滞后补偿、6.4滞后补偿、应用:系统交叉频率和相角裕度满足要求,但精度不满足要求。例如,系统的开环传递函数为:6.4延迟补偿、系统的动态性能指标满足要求,但开环放大系数太小。解决方案:1)绘制原系统的开环对数幅频特性,6.4延时补偿,2)系统的动态性能满足要求,不改

5、变波德图中的中高频带,利用延时补偿提高低频带的放大倍数。所以,3)取补偿网络的转折频率,所设计系统的开环传递函数的放大系数,6.4滞后补偿,6.4滞后补偿,1。滞后和超前网络特性,6.5滞后和超前补偿,滞后网络与超前网络串联。滞后环节、超前环节、利用滞后-超前网络进行校正,实质上是综合利用滞后校正的幅度衰减和超前校正的相角超前特性来改造开环系统的频率特性。单元负反馈其开环传递函数尝试设计一个校正装置,以满足以下指标。性能要求:6.5滞后和超前补偿、步骤1根据稳态性能要求确定开环增益,步骤2使用确定的K值绘制未校正系统的对数频率特性,并计算未校正系统的交叉频率和相角裕度。落后?还是落后?-继续。

6、6.5滞后和超前补偿、使用超前、仅使用滞后和超前校正、6.5滞后和超前补偿、6.5滞后和超前补偿、解决方案:根据要求(1),K=50,在校正前绘制系统的波德图。6.5滞后超前补偿、6.5滞后超前补偿、6.5滞后超前补偿、6.5滞后超前补偿,对于最小相位系统,注意:由于只有最小相位系统的对数幅频特性与对数相频特性有确定的关系,因此预计幅频特性仅适用于最小相位系统的校正。首先将指标要求转化为期望的对数幅频特性,然后与原系统的幅频特性进行比较,从而得到校正装置的形式和参数。6.6系列期望幅频特性修正、键:根据性能指标绘制中频带的幅频特性、6.6系列期望幅频特性修正、6.6系列期望幅频特性修正、(5)绘制斜率为-40dB/dec的中高频带之间的连接频带。例:系统开环传递函数为,6.6系列期望幅频特性修正、6.6系列期望幅频特性修正、6.6系列期望幅频特性修正, 6.6系列期望幅频特性校正,例:设系统固有部分的开环传递函数为,6.6系列期望幅频特性校正,解:6 6.6系列期望幅频特性校正,1。 反馈功能(1)比例负反馈可以减小环节的时间常数,6.7反馈补偿,(2)减小参数变化对系统的影响,带反馈

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