自动控制理论 第六章 校正1.ppt

1、第六章 控制系统的校正方法,目的 掌握改善系统性能指标的校正思路与方法,内容 系统校正的基础及思路 根轨迹法校正 频率法校正,某个系统,系统分析,系统表现如何,性能指标,给定性能指标,系统不满足,系统改造,分析,正面问题,反面问题,6.1 系统校正基础,1.系统校正的依据 性能指标,稳态性能指标,稳态误差,静态误差系数,无差度,频域：开环增益 低频段斜率 开环截止频率 中频段斜率 中频段宽度 高频衰减率 幅值裕度 相角裕度 谐振频率 谐振峰值 闭环频带宽度,动态性能指标,时域：上升时间 峰值时间 调节时间 超调量 振荡次数,2.校正的结构,串联校正,开环传函,优点：装置简单 调整方便 成本低,

2、并联校正,局部闭环传函,优点：高灵敏度 高稳定度,6.2 根轨迹法校正,1改造根轨迹,增加开环极点对系统的影响,例,增加开环极点，使闭环根轨迹在 实轴分布发生变化， 使根轨迹走向右移，稳定性变差。,增加开环零点对系统的影响,例,增加开环零点，使闭环根轨迹在 实轴分布发生变化， 使根轨迹走向左移，稳定性变好。,增加偶极子对系统的影响,一对距离很近的开环零点和极点，附近没有其它零极点，称为偶极子。,传函,模,幅角,增益,增加偶极子 使增益改变,主导极点的位置与性能指标的关系,2串联微分校正,校正装置,传函,微分校正装置 可提供正相角 当系统根轨迹需 左移时采用此装置,微分校正,例：已知系统的开环传

3、递函数为 要求：阶跃响应时，Mp 20 ，ts 2 秒，试用根轨迹法作微分校正。,解：,1作原系统的根轨迹图,2计算原系统的性能指标,3根据性能指标，确定系统的闭环主导极点,由图读出：,4在新的主导极点上，由幅角条件计算需补偿的 相角,5由作图法确定校正装置的零、极点,6由幅角条件确定增益补偿值,3串联积分校正,校正装置,该校正网络可提供一对积分偶极子以满足稳态性能的要求,积分校正,例: 已知系统的开环传递函数为 要求：1） 0.45，n 2， 2）Kv 15 1/秒,设计校正装置。,解: (1) 作原系统的根轨迹,2. 检验动态性能,3. 在根轨迹上确定满足性能指标的区域,4. 在满足性能指

4、标的区域的根轨迹上确 定主导极点,5. 确定主导极点上的根轨迹增益,6. 检验稳态性能,7. 确定积分校正装置,要求,增益补偿,取,积分校正装置为,6.3 频率法校正,1.超前校正,校正装置,当,最大相角为,此时,超前校正装置可提供正的相位角， 可弥补被校正系统的相角裕量的不足,校正步骤,作原系统的伯德图L0 (),检验稳态性能，若不满足，提升曲线L0 (),采用超前校正装置校正,计算校正装置所需提供的最大相角,则校正装置的衰减率,计算校正后的,原系统中 对应的频率即为校正后的,计算校正装置的转折频率,校正装置传函,校验,例：角位移随动系统的开环特性为 要求（1） r(t) = t 时，ess

5、 0. 1 弧度 （2） c 4.4，c 45 用频率法设计校正装置。,解：,1. 满足稳态性能，确定开环增益,2. 作固有特性 L0(),求取固有性能指标,3. 计算校正装置需补偿的相角 m(),4. 确定校正后的c,5. 确定校正装置的转折频率,6. 增益补偿,6. 校正后的系统开环传函,7. 校验,满足要求,4.47,-1,2.23,8.94,-2,-2,-1,2.滞后校正,校正装置,传递函数,频率特性,具有高频衰减特性，但存在相位滞后,校正步骤,作原系统的伯德图 L0 (),检验稳态性能，若不满足，提升曲线L0 (),采用滞后校正装置校正,确定校正后的 c,确定高频衰减率 ,确定校正装置的转折频率,校验,例 已知系统的开环传递函数,要求:（1） Kv 30 （2） c 2.3，c 40 用频率法设计校正装置。,解：1. 作固有系统的频率特性,2. 计算固有系统的,0.02,0.25,3. 确定校正装置,要求 c2.3， c40,采用滞后校正,4. 确定校正后的c,5. 确定高频衰减率, = 1