自動控制原理——第6章(完整版)
【正文】 一個高階系統(tǒng)近似地簡化成低階系統(tǒng) ， 并從中找出少數(shù)典型系統(tǒng)作為工程設(shè)計的基礎(chǔ) ， 通常選用二階 、三階典型系統(tǒng)作為預(yù)期典型系統(tǒng) 。 解： 由穩(wěn)態(tài)誤差的設(shè)計要求可知 ， 系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)應(yīng)該為 Kv=20， 于是未校正系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性函數(shù)為 ? ? ? ? ? ?20j j 0 .5 j 1 j 0 .5 j 1vKG ? ? ? ? ??? ??自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 所需的超前相角至少為 (40?18 ? )=22? 設(shè)超前相角為 30? , 對應(yīng)有： ? ?0 18? ?自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 m1s in s in 3 0 0 . 5 31?????? ? ? ? ??10lg?= dB， 在 G(s)的伯德圖上 ， 確定與 dB對應(yīng)的頻率 ， 有 ?m= rad/s， 可以得到 ??， 而 |z|=， |p|=， 于是得到接入超前校正網(wǎng)絡(luò)后的系統(tǒng)傳遞函數(shù) G(s)為 c02 0 14 .8( ) ( ) ( )( 0 .5 1 ) 11 4 .4sG s G s G ssss????????????? ????自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 系統(tǒng)校正前后的階躍響應(yīng) 自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 三、用伯德圖設(shè)計滯后校正網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計步驟： (1) 根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的設(shè)計要求，確定原系統(tǒng)的增益 K，畫出伯德圖； (2) 計算原系統(tǒng)的相角裕度，如不滿足要求，則進(jìn)行下面的設(shè)計步驟； (3) 計算能滿足相角裕度設(shè)計要求的交接頻率?c?。 因此 ， 在工業(yè)控制設(shè)計中 ， PID控制器得到了非常廣泛的應(yīng)用 。 3. 提高 Kp往往會降低系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，甚至?xí)斐上到y(tǒng)的不穩(wěn)定。 經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用的考驗(yàn) ， 最后才能通過技術(shù)鑒定 ， 投入小批量生產(chǎn) ， 進(jìn)行定點(diǎn)實(shí)際應(yīng)用 。 ， 如是用計算機(jī)控制還是一般的模擬控制 ， 驅(qū)動方式是采用電動的還是液壓氣動的 ， 完成系統(tǒng)的職能方框圖 ， 寫出可行性方案論證報告 。 按照試驗(yàn)的結(jié)果調(diào)正改系統(tǒng)九部件中的有關(guān)參數(shù) ， 排除故障 ， 進(jìn)一步完善具體設(shè)計 。 一、比例 (P)控制 具有比例控制規(guī)律的控制器稱為比例控制器 ． 其特性和比例環(huán)節(jié)完全相同 ， 它實(shí)際上是一個可調(diào)增益的放大器 。 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖為 傳遞函數(shù) i()()KXsE s s?自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 四、比例積分 (PI)控制 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 傳遞函數(shù) ? ?? ?p ipii111 KXs TsKE s T s T s?? ?? ? ?????自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 PI控制器的作用： 在系統(tǒng)中主要用于在保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)的型別，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。 (6) 繪制校正后的閉環(huán)系統(tǒng)伯德圖 ， 檢查系統(tǒng)是否滿足要求 。由此確定 ?值； (7) 計算極點(diǎn) ?p=1/?? = ?z/?； (8) 驗(yàn)證結(jié)果 。 即 111122KKTT? ? ?自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 ② 若此時 T1滿足要求 ， 而 K1不符合要求 (即穩(wěn)態(tài)精度不滿足指標(biāo) )， 首先使 K1增大到 K使之符合指標(biāo)要求 。 由 ? 對 ?c的導(dǎo)數(shù)等于 0， 得 0 1 21 2 211T T h T? ? ?? ? ?自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 ma x1a r c t a n2hh? ???? ????220 0 1 221Kh h T h h???? ? ?具有最大相角裕度的典型三階系統(tǒng)為 ? ?2222211()1hT sGss T sh h T???一般取 h=4， T1=4T2， 。 。 2t22 nnn n n222CssKRs ssss??? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ??? ? ?????自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 三、反饋校正可以減弱參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響 比較有反饋和無反饋時系統(tǒng)輸出對參數(shù)變化的敏感程度 : 對于開環(huán)系統(tǒng) ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?0C s C s G s G s R s? ? ?即 ? ? ? ? ? ?C s G s R s?自動控制原理 第六章 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正 對于負(fù)反饋包圍的局部系統(tǒng) ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?001G s G sC s C s R sG s G s?????一般情況下， |G0(s)|?|?G(s)|，于是近似有： 0()( ) ( )1
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