自動(dòng)控制原理與應(yīng)用第7章自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正(編輯修改稿)
2025-05-27 08:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 sGs s??????i20() (0 . 2 1 ) (0 . 0 1 1 )Gs s s s? ??校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 c i dc1i( 1 ) ( 1 ) 20( ) ( ) ( )(0 . 2 1 ) (0 . 0 1 1 )K s sG s G s G ss s s s?????? ? ???22 0 0 ( 0 .1 1)() ( 0 .0 1 1)sGs ss?? ?本例取 τ i=，取中頻段寬度 h=10，則取 τ d=hT2=， Kc=2， c1i40 2000 .2KKK?? ? ?c 20? ?′1 8 0 1 8 0 a r c ta n 2 0 0 .1 a r c ta n 2 0 0 .0 1 7 4 .7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?′校正后系統(tǒng)的 rad/s，其相位裕量為 校正后系統(tǒng)的伯德圖如圖中曲線 Ⅱ 所示。 由校正后的伯德圖可見： (1) 在低頻段，由于積分部分起主要作用，系統(tǒng)由一階無靜差變?yōu)槎A無靜差，從而顯著地改善了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 (2) 在中頻段，由于微分部分的相位超前作用，使系統(tǒng)的相位裕量增加，從而改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能。 (3) 在高頻段，由于微分部分的作用，使高頻段增益有所增大，會(huì)降低系統(tǒng)的抗干擾能力。但這可以通過選擇結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)?PID調(diào)節(jié)器來解決，使 PID調(diào)節(jié)器在高頻段的斜率為 0 dB/dec便可避免這個(gè)缺點(diǎn)。 綜上所述，比例 積分 微分校正兼顧了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，因此在要求較高的場(chǎng)合，多采用 PID校正。 PID調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式有多種，可根據(jù)系統(tǒng)的具體情況和要求選用。 串聯(lián)校正方法的比較 ① 超前 校正 校正特點(diǎn) ② 滯后 校正 ③ 滯后超前 校正方法 應(yīng)用場(chǎng)合 校正效果 幅值增加 相角超前 幅值衰減 相角遲后 幅值衰減 相角超前 ???????*0*0???? cc???????*0*0???? cc滯后超前 均不奏效 ????????高頻段?? ,c????????高頻段?? ,c??? ?~~,高頻段?? c 反 饋 校 正 在控制系統(tǒng)的校正中，反饋校正也是常用的校正方式之一。反饋校正除了與串聯(lián)校正一樣，可改善系統(tǒng)的性能以外，還可抑制反饋環(huán)內(nèi)不利因素對(duì)系統(tǒng)的影響。 下圖表示一個(gè)具有局部反饋校正的系統(tǒng)。在此，反饋校正裝置 H2(s)反并接在 G2(s)的兩端，形成局部反饋回環(huán)（又稱為內(nèi)回環(huán)）。為了保證局部回環(huán)的穩(wěn)定性，被包圍的環(huán)節(jié)不宜過多，一般不超過 2個(gè) 。 反饋校正的原理 2122()( ) ( ) 1 ( ) ( )GsG s G s G s H s? ?反饋校正系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 22( ) ( )) 1G s H s ??當(dāng) 時(shí) ,系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可近似表示為 12()() ()GsGs Hs?反饋校正的基本原理是：用反饋校正裝置包圍未校正系統(tǒng)中對(duì)動(dòng)態(tài)性能改善有重大妨礙作用的某些環(huán)節(jié)，形成一個(gè)局部反饋回路，在局部反饋回路的開環(huán)增益遠(yuǎn)大于 1的條件下，局部反饋回路的特性主要取決于反饋校正裝置，幾乎與被包圍部分無關(guān)；因此 ,適當(dāng)選擇反饋校正裝置的形式和參數(shù)，可以使已校正系統(tǒng)的性能滿足給定指標(biāo)的要求。 校正方式 框 圖 校正后的傳遞函數(shù) 校正效果 比 例 環(huán) 節(jié) 的 反 饋 校 正 硬 反 饋 (a) 軟 反 饋 (b) 慣 性 環(huán) 節(jié) 的 反 饋 校 正 硬 反 饋 (c) 軟 反 饋 (d) ) 1 KK??1KKs? ?1111KK TsKKT sK????????或( ) 1KT K s???仍為比例環(huán)節(jié) 但放大倍數(shù)減為 1 KK??變?yōu)閼T性環(huán)節(jié) 放大倍數(shù)仍為 K 慣性時(shí)間常數(shù)為 K? 仍為慣性環(huán)節(jié) 但放大倍數(shù)減小 時(shí)間常數(shù)減小 可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性 仍為慣性環(huán)節(jié) 放大倍數(shù)不變 時(shí)間常數(shù)增加為 (T+ K? ) 倍 反饋校正的分類與應(yīng)用 表 73 反饋校正對(duì)典型環(huán)節(jié)性能的影響 11 K??校正方式 框 圖 校正后的傳遞函數(shù) 校正效果 積 分 環(huán) 節(jié) 的 反 饋 校 正 硬 反 饋 (e ) 軟 反 饋 (f) 表 73 反饋校正對(duì)典型環(huán)節(jié)性能的影響 1/1 1KsKsK?????或/11KsKKKs????或1?1K?變?yōu)閼T性環(huán)節(jié) (成為有靜差 ) 慣性時(shí)間常數(shù)為 有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性 放大倍數(shù)為 1 KK??仍為積分環(huán)節(jié) 但放大倍數(shù)減為 校正方式 框 圖 校正后的傳遞函數(shù) 校正效果 典型Ⅰ 型系統(tǒng)的反饋校正 硬 反 饋 (g) 軟 反 饋 (h) 時(shí)間常數(shù)也減小 使系統(tǒng)穩(wěn)定性和快速性 改善，但穩(wěn)態(tài)精度下降 221/1KT s s KTTssKK????????或2111KT s s K sKKTssK??????????????或系統(tǒng)由無靜差變?yōu)橛徐o差 1?放大倍數(shù)變?yōu)? 仍為典型 Ⅰ 型系統(tǒng) 但放大倍數(shù)減為 1 KK??時(shí)間常數(shù)減小 倍 11 K?? 復(fù) 合 校 正 把前饋控制和反饋控制有機(jī)結(jié)合起來的校正方法，稱為復(fù)合
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