控制系統(tǒng)校正ppt課件(已修改)
2025-05-16 23:17 本頁面
【正文】 第 5章 控制系統(tǒng)校正 (1)校正的概念 系統(tǒng)的基本要求： 穩(wěn)定性、準確性、快速性。 通過引入附加環(huán)節(jié)使控制系統(tǒng)的性能得到改善的方法稱為校正，控制系統(tǒng)中所引入的附加環(huán)節(jié)稱為校正環(huán)節(jié)。 ①原系統(tǒng)（ P = 0），包圍（ j0）點，系統(tǒng)不穩(wěn)定； ②減少 K，穩(wěn)定，但穩(wěn)態(tài)誤差 1/K增大，對穩(wěn)態(tài)性能不利； 僅靠增益調(diào)整一般難以同時滿足所有的性能指標。 ③加入新環(huán)節(jié)（改變系統(tǒng)的頻率特性曲線），穩(wěn)定，但不改變穩(wěn)態(tài)性能。 （ 2）校正的分類 ①串聯(lián)校正： ②反饋校正 ③順饋校正： 3. 校正的方法 設計校正環(huán)節(jié)常用的基本方法有 頻率響應法 和 根軌跡法 。 頻率響應法 ：在采用頻率響應法進行設計時，常選擇頻域的性能如相位裕量、增益裕量、帶寬等作為設計指標。如果給定性能指標為時間域的形式，則應先化成等價的頻域形式。通常，設計是在波特圖上進行的。在波特圖上，先畫出滿足性能指標的期望對數(shù)幅值特性曲線，它由三個部分組成：低頻段用以表征閉環(huán)系統(tǒng)應具有的穩(wěn)態(tài)精度；中頻段表征閉環(huán)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，如相位裕量和增益裕量等，它是期望對數(shù)幅值特性中的主要部分；高頻段表征系統(tǒng)的復雜性。然后，在同一波特圖上，再畫出系統(tǒng)不可變動部分的對數(shù)幅值特性曲線，它是根據(jù)其傳遞函數(shù)繪制的。所需串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的特性曲線即可由這兩條特性曲線之差求出，在經(jīng)過適當?shù)暮喕罂啥ǔ鲂Ｕh(huán)節(jié)的類型和參數(shù)值。 根軌跡法 ：當性能指標以時間域量值（超調(diào)量、上升時間、過渡過程時間等）給出時，采用根軌跡法進行設計一般較為有效。設計時，先根據(jù)性能指標，在 s的復數(shù)平面上，確定出閉環(huán)主導極點對的位置。隨后，畫出未加校正時系統(tǒng)的根軌跡圖，用它來確定只調(diào)整系統(tǒng)增益值能否產(chǎn)生閉環(huán)主導極點對。如果這樣做達不到目的，就需要引入適當?shù)男Ｕh(huán)節(jié)。校正環(huán)節(jié)的類型和參數(shù)根據(jù)根軌跡在閉環(huán)主導極點對附近的形態(tài)進行選取和計算確定。一旦校正環(huán)節(jié)決定后，就可畫出校正后系統(tǒng)的根軌跡圖，以確定除主導極點對以外的其他閉環(huán)極點。當其他閉環(huán)極點對系統(tǒng)過渡過程性能只產(chǎn)生很小影響時，可認為設計已完成，否則還須修正設計。 相位超前校正 傳遞函數(shù)： ? ? ? ?? ? ? ?? ?110 ???? TsTssU sUsGic ??1??頻率特性： ? ? 11??? ?? ??? TjjTjG c幅頻特性： ? ? ? ?? ? 2211?????TTjGc ???? ? ? ? 222 2121 ?????? ????????? ?? ???? vu相頻特性： ? ? ? ? 0a r c ta na r c ta n ????? ?????? TTjjG cα不同時的 Nyquist圖： ? ? ? ? ? ?? ? ? ?01111a r c t a na r c t a n22????????????TTTTTTjG c?????????Tm ??1??????? ?? TTm 1lg1lg21lg ??（位于兩個轉(zhuǎn)折頻率的對數(shù)中點，即 Bode圖上的幾何中點）最大相移： ????? ????? 11ar cs i nar ct an1ar ct anm（最大相移處的頻率） T?? 11 ?A ( ? ) / d B? / ( r a d / s )1 0 l g ?2 0 l g ?? ?m0? ?( ? ) / d B? ?m? ?m? / ( r a d / s )12 ??0( a ) 對 數(shù) 幅 頻 特 性( b ) 對 數(shù) 相 頻 特 性性能要求：單位恒速輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差 ?sse相位裕度： 050??增益裕度： dBK 10lg20 ?例題 C ( s )R ( s ))( ?ssK+①開環(huán)增益： 11 1 1 200 . 0 5S S s sKse??? ? ? ?未加校正時的頻率特性： ? ? ? ?201 0 . 5Gj jj? ??? ?2 0 l g 2 0 l g 2 0 2 0 l g 2 0 l g 0c T c? ? ?? ? ? ? ? 系統(tǒng)穩(wěn)定，且增益裕度 ≥ 10dB，但相位裕度 ，不滿足性能要求。 ??50?16 .3 2 5c s? ??1 8 0 9 0 t a n 0 . 5 1 7 . 5 5ca c r??? ? ? ?00 176。 9 0 176。 1 8 0 176。?cL0( ? ) L ( ? ) Lc( ? ) c? ??c( ? ) ? ?( ? ) ???? ? ( ? ) L ( ? )?0( ? ) ②需增加的相位超前量： ???? ???? 3851750m?③ ??? ??? 11a r c s i nmα= 校正環(huán)節(jié)在 點的幅值： 1m T? ??00 176。 9 0 176。 1 8 0 176。?cL0( ? ) L ( ? ) Lc( ? ) c? ??c( ? ) ? ?( ? ) ???? ? ( ? ) L ( ? )?0( ? ) 120 l g 10 l g 1mmjT dBjT? ???? ? ? ??00 176。 9 0 176。 1 8 0 176。?cL0( ? ) L ( ? ) Lc( ? ) c? ??c
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