控制系統(tǒng)的校正ppt課件(已修改)
2025-05-12 18:21 本頁面
【正文】 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 控制系統(tǒng)的校正 控制系統(tǒng)設(shè)計概述 1．控制系統(tǒng)設(shè)計的概念 所謂系統(tǒng)設(shè)計，就是在給定的性能指標(biāo)下，對于給定的對象模型，確定一個能夠完成給定任務(wù)的控制器 (常稱為校正器或者補償控制器 )，即確定校正器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。所謂給定任務(wù)即指系統(tǒng)滿足的靜態(tài)與動態(tài)性能要求，控制系統(tǒng)設(shè)計又叫做控制系統(tǒng)的校正或者控制系統(tǒng)的校正設(shè)計。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 系統(tǒng)的靜態(tài)性能指標(biāo)有：穩(wěn)態(tài)誤差 (ess)， 靜態(tài)位置誤差系數(shù) (kp)， 靜態(tài)速度誤差系數(shù) (kv)， 靜態(tài)加速度誤差系數(shù)(ka)等。 ? 系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)有時域的與頻域的。時域指標(biāo)為超調(diào)量 (σ )、 峰值時間 (tp)、 調(diào)節(jié)時間 (ts)等；頻域指標(biāo)有峰值(Am)、 峰值頻率 (ω m)、 頻帶 (ω b)、 剪切頻率 (ω c)、 模值穩(wěn)定格度 (Ln)、 相角穩(wěn)定裕度 (γ )等。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 2．控制系統(tǒng)的設(shè)計方式 在經(jīng)典控制系統(tǒng)里，主要數(shù)學(xué)模型是微分方程或傳遞函數(shù)?；趥鬟f函數(shù)模型的有動態(tài)結(jié)構(gòu)圖、頻率特性等。故控制系統(tǒng)設(shè)計方法有基于微分方程求解的分析微分方程特征根的根軌跡法，有基于頻率特性的波特圖法。校正設(shè)計中要注意校正方式和選擇參數(shù)的非唯一性，參數(shù)計算和元件選擇時要留有余量。 ? 按照校正器與給定受控對象連接的方式，有串聯(lián)校正、反饋校正、前置校正與干擾補償四種。 ? 串聯(lián)校正方式在設(shè)計計算時用定性的方法比較簡單，易于實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換，但信號衰減大，裝置的功耗大。串聯(lián)校正可以分為超前、滯后以及超前 — 滯后三種校正方式，分別適用于不同的場合。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 1）超前校正設(shè)計 ? 超前校正設(shè)計是指利用校正器對數(shù)幅頻曲線有正斜率 (即幅頻曲線的漸近線與橫坐標(biāo)夾角的正切值大于零 )的區(qū)段及其相頻曲線具有正相移 (即相頻曲線的相角值大于零 )區(qū)段的系統(tǒng)校正設(shè)計。這種校正設(shè)計方法的突出特點是校正后系統(tǒng)的剪切頻率比校正前的大，系統(tǒng)的快速性能得到提高。如果采用無源網(wǎng)絡(luò)作校正器，會產(chǎn)生增益損失，現(xiàn)已被有源校正所代替。這種校正設(shè)計方法被要求穩(wěn)定性好、超調(diào)小以及動態(tài)過程響應(yīng)快的系統(tǒng)經(jīng)常采用。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 2）滯后校正設(shè)計 ? 滯后校正設(shè)計是指利用校正器對數(shù)幅頻特性曲線具有負(fù)斜率 (即幅頻曲線的漸近線與橫坐標(biāo)夾角的正切值小于零 )的區(qū)段及其相頻特性曲線具有負(fù)相移 (即相頻曲線的相角值小于零 )區(qū)段的系統(tǒng)校正設(shè)計。這種校正設(shè)計方法的突出特點是校正后系統(tǒng)的剪切頻率比校正前的小，系統(tǒng)的快速性能變差，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性卻得到提高?？梢姡谙到y(tǒng)快速性要求不是很高，而穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)精度要求很高的場合，滯后校正設(shè)計方法是很適合的。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 3）滯后 — 超前校正設(shè)計 ? 滯后 — 超前校正設(shè)計是指既有滯后校正作用又有超前校正作用的校正器設(shè)計。它既具有滯后校正高穩(wěn)定性、高精確度的長處，又具有超前校正響應(yīng)快、超調(diào)小的優(yōu)點。雖然這種校正所用裝置或元器件要多些，會增加設(shè)備投資，但因其優(yōu)良的性能，在要求高的設(shè)備中還是經(jīng)常被采用。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 4）反饋校正 ? 除了前面介紹的三種串聯(lián)校正方法之外，反饋校正（又稱并聯(lián)校正）也是廣泛采用的系統(tǒng)設(shè)計方法之一。反饋校正主要是利用校正裝置的頻率特性，在中頻區(qū)段代替或改變原系統(tǒng)的頻率特性，使系統(tǒng)符合所需的期望特性，從而達(dá)到系統(tǒng)所要求的性能指標(biāo)，反饋校正可以削弱系統(tǒng)的非線性特性的影響，提高響應(yīng)速度，降低對參數(shù)變化的敏感性，擬制噪聲的影響。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 3．控制系統(tǒng)的設(shè)計要點 (1）當(dāng)系統(tǒng)的性能指標(biāo)是以最大超調(diào)量，上升時間，調(diào)整時間，阻尼比以及希望的閉環(huán)極點的無阻尼自振頻率等表示時，采用根軌跡法進行校正比較方便。在設(shè)計系統(tǒng)時，如果需要對增益以外的參數(shù)進行調(diào)整，則必須通過引入適當(dāng)?shù)男Ｕ齺砀淖冊瓉淼母壽E，當(dāng)在開環(huán)傳遞函數(shù)上增加極點時，則可以使根軌跡向右方向移動，一般會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增大系統(tǒng)的調(diào)整時間，而當(dāng)在開環(huán)傳遞函數(shù)上增加零點時，則可以使根軌跡向左方向移動，通常會提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 (2）當(dāng)系統(tǒng)的性能指標(biāo)是以穩(wěn)態(tài)誤差、相角裕度、幅值裕量、諧振峰值和帶寬等表示時，采用頻率法進行校正比較方便。頻率法中的串聯(lián)超前校正主要是利用校正裝置的超前相位在穿越頻率處對系統(tǒng)進行相位補償，以提高系統(tǒng)的相位穩(wěn)定裕量，同時也提高了穿越頻率值，從而改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。超前校正主要適用于穩(wěn)態(tài)精度不需要改變，暫態(tài)性能不佳，而穿越頻率附近相位變化平穩(wěn)的系統(tǒng)。串聯(lián)滯后校正在于提高系統(tǒng)的開環(huán)增益，從而改善控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，而盡量不影響系統(tǒng)原有的動態(tài)性能。 ? (3）串聯(lián)滯后超前校正可兼有上述兩種作用，主要應(yīng)用于要求較高，而單純的超前或滯后校正不能滿足或者無法應(yīng)用的系統(tǒng)的校
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1