【正文】 控制原理控制原理自動控制原理自動控制原理中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2023年 12月機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正 本章主要教學(xué)內(nèi)容本章主要教學(xué)內(nèi)容 系統(tǒng)的性能指標(biāo) 系統(tǒng)的校正 串聯(lián)校正 。 PID校正 反饋校正 順饋校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容 系統(tǒng)的性能指標(biāo) 時域性能指標(biāo) 頻域性能指標(biāo) 綜合性能指標(biāo)Back機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院1. 時域性能指標(biāo)瞬態(tài)性能指標(biāo) 延遲時間上升時間峰值時間最大超調(diào)量調(diào)整時間穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)誤差機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2. 頻域性能指標(biāo)相位裕度幅值裕度復(fù)現(xiàn)頻率 / 復(fù)現(xiàn)帶寬 0 ～諧振頻率 / 諧振峰值 0 ～截止頻率 / 截止帶寬 0 ～！ 可以證明： 及 都是阻尼比 ξ 的函數(shù)。因此當(dāng)系統(tǒng)的阻尼比給定后，系統(tǒng)的截止頻率 與 及 都成 反比關(guān)系。即系統(tǒng)的 帶寬 越 大 ，該系統(tǒng)響應(yīng)輸入信號的 快速性越 好 。機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院例 1 兩個一階系統(tǒng)：系統(tǒng) Ⅰ 系統(tǒng) Ⅱ結(jié)論 ：帶寬 大 的系統(tǒng) Ⅰ 比帶寬較 小 的系統(tǒng) Ⅱ 具有較 快 的 響應(yīng)速度機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院3. 綜合性能指標(biāo)（誤差準(zhǔn)則）（ 1） 誤差積分性能指標(biāo) — 適合無超調(diào)的情形誤差誤差積分 而 e(t)的 Laplace變換為 故有機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院(2)誤差平方積分性能指標(biāo) — 輸出過程有振蕩的情形(3) 誤差平方積分 重視大的的誤差(4) (3) 廣義誤差平方積分性能指標(biāo) (5) 同時重視大的誤差(6) 及大的誤差變化率 機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 系統(tǒng)的校正 本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容 校正的概念 校正的目標(biāo) 校正的分類機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院● 所謂 校正 （或稱 補(bǔ)償 Compensation），就是指在控制系 統(tǒng)中增加新的 裝置 (環(huán)節(jié) )，以改善 系統(tǒng)性能 的方法。 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計大體上可按兩種方式進(jìn)行： 一是預(yù)先給出某種設(shè)計指標(biāo)，通常以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)形式給出，然后確定某種控制形式，并通過解析的方式預(yù)定指標(biāo)的控制器 — 系統(tǒng)綜合 。 二是制定控制系統(tǒng)的期望性能指標(biāo)，并根據(jù)這些性能指標(biāo)計算出開環(huán)系統(tǒng)特性，然后比較期望的開環(huán)特性與實際的開環(huán)特性，根據(jù)比較結(jié)果確定在開環(huán)系統(tǒng)中增加某種控制裝置，并計算出控制裝置的參數(shù) — 系統(tǒng)校正 。. 校正的概念機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院方法二 在原系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，使 Nyquist軌跡在某個頻率范圍 (如 內(nèi) )發(fā)生變化，例如從曲線 ① 變?yōu)榍€ ③ ，使原來不穩(wěn)定的系 統(tǒng)變?yōu)榉€(wěn)定的系統(tǒng)，而且不改變 K，即不增大系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。● 為什么要進(jìn)行 系統(tǒng)校正 ？【 例 1】 曲線 ① 為系統(tǒng)的開環(huán) Nyquist圖(P=0)，由于 Nyquist軌跡包圍點 (1， j0)，故相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。 如何使得系統(tǒng) 穩(wěn)定 ？①②③方法一 減小系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù) K，由 K變?yōu)?K1，則曲線 ① 因模變小而變?yōu)榍€ ② ，不包圍 (1， j0)，這樣系統(tǒng)就穩(wěn)定了。但是 K變小會使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增加，這是不希望的，也是不允許的。機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院● 為什么要進(jìn)行 系統(tǒng)校正 ？【 例 2】曲線 ① 為某系統(tǒng)的開 Nyquist 圖（ P=0），系統(tǒng)是穩(wěn)定的。但是 相位裕度太小，是系統(tǒng)的響應(yīng)有很大 的超調(diào)量，調(diào)整時間太長。即使減小 K，因相位裕度沒有變化，系統(tǒng)的性 能仍然得不到改善。只有加入新的環(huán) 節(jié)，使 Nyquist軌跡變?yōu)榍€ ② ，即， 使原來的特性在 至 頻率區(qū)間產(chǎn) 生正的相移，才能使系統(tǒng)的相位裕度 得到明顯的提高，系通的性能得到改 善。①②！從頻率法看，增加新的環(huán)節(jié)，主要是改變系統(tǒng)的頻率特性 。機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第六章 系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院. 校正的目標(biāo)【 示例 】 : 為被控對象的傳