【正文】 方塊圖 信號(hào)流圖 自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法 ? 求解系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程 ? 勞斯穩(wěn)定判據(jù) ? 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) ? 根軌跡分析方法 自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 第六章 系統(tǒng)校正 1. 基本控制規(guī)律 自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 基本控制規(guī)律 （ 1）比例（ P）控制規(guī)律 （ 2）比例 微分（ PD）控制規(guī)律 提高系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益，減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，但會(huì)降低系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。 PD控制規(guī)律中的 微分控制規(guī)律能反映輸入信號(hào)的變化趨勢(shì)，產(chǎn)生有效的早期修正信號(hào)，以增加系統(tǒng)的阻尼程度，從而改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 在串聯(lián)校正時(shí)，可使系統(tǒng)增加一個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)，使系統(tǒng)的相角裕度提高，因此有助于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的改善。 自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 ?90不宜采用單一的 I控制器。 （ 3）積分（ I）控制規(guī)律 在串聯(lián)校正中，采用 I控制器可以提高系統(tǒng)的型別（無(wú)差度），有利提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能，但積分控制增加了一個(gè)位于原點(diǎn)的開(kāi)環(huán)極點(diǎn)，使信號(hào)產(chǎn)生 的相角滯后，于系統(tǒng)的穩(wěn)定不利。 開(kāi)環(huán)極點(diǎn)，提高型別，減小穩(wěn)態(tài)誤差。 左半平面的開(kāi)環(huán)零點(diǎn)，提高系統(tǒng)的阻尼程度，緩和 PI極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響。只要積分時(shí)間常數(shù) iT足夠大， PI控制器對(duì)系統(tǒng)的不利影響可大為減小。 （ 4）比例 積分（ PI）控制規(guī)律 PI控制器主要用來(lái)改善控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 ?I 積分發(fā)生在低頻段，穩(wěn)態(tài)性能 (提高 ) ?D微分發(fā)生在高頻段，動(dòng)態(tài)性能 (改善 ) sssTKsGipc)1)(1()( 21 ??? ???增加一個(gè)極點(diǎn)，提高型別，穩(wěn)態(tài)性能 ?兩個(gè)負(fù)實(shí)零點(diǎn)，動(dòng)態(tài)性能比 PI更具優(yōu)越性 兩個(gè)零點(diǎn) 一個(gè) 極點(diǎn) （ 5）比例（ PID）控制規(guī)律 串聯(lián)校正 ? 串聯(lián)超前校正 102101100101051015201021011001010102030405060頻率特性 aT1T1m?alg20alg10m?自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 ?超前校正一般雖能較有效地改善動(dòng)態(tài)性能，但未校正系統(tǒng)的相頻特性在截止頻率附近急劇下降時(shí)，若用單級(jí)超前校正網(wǎng)絡(luò)去校正，收效不大。因?yàn)樾Ｕ笙到y(tǒng)的截至頻率向高頻段移動(dòng)。在新的截 止 頻率處，由于未校正系統(tǒng)的相角滯后量過(guò)大，因而用單級(jí)的超前校正網(wǎng)絡(luò)難于獲得較大的相位裕量。 基于上述分析，可知串聯(lián)超前校正有如下特點(diǎn)： ?這種校正主要對(duì)未校正系統(tǒng)中頻段進(jìn)行校正，使校正后中頻段幅值的斜率為 20dB/dec，且有足夠大的相位裕量。 ?超前校正會(huì)使系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的速度變快。由例 61知，校正后系統(tǒng)的截止頻率由未校正前的 9。這表明校正后，系統(tǒng)的頻帶變寬，瞬態(tài)響應(yīng)速度變快；但系統(tǒng)抗高頻噪聲的能力變差。對(duì)此，在校正裝置設(shè)計(jì)時(shí)必須注意。 自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 一般設(shè)計(jì)步驟 1） 根據(jù)給定的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益 K。 因?yàn)槌靶Ｕ桓? 變系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo) ，所以第一步仍然是先調(diào)整放大器，使系統(tǒng)滿足 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。 2） 利用 1）求得的 K，繪制系統(tǒng)的伯德圖。 3） 在伯德圖上量取未校正系統(tǒng)的相位裕量和幅值裕量，并計(jì)算為使 相位裕量達(dá)到給定指標(biāo)所需補(bǔ)償?shù)某跋嘟? （超前校正使系統(tǒng)的截止頻率增加） ?? ??m???? ???? 0mma??s in1s in1??? 4） 取 即所需補(bǔ)償?shù)南嘟怯沙靶Ｕb置來(lái)提供 。 5）使超前校正裝置的 最大超前相角出現(xiàn)在校正后系統(tǒng)的截止頻率 取未校正系統(tǒng)幅值為 10lga(dB)時(shí)的頻率作為校正后系統(tǒng)的截止頻率 cm ?? ?? 6）由 Tam1?? 計(jì)算參數(shù) T TsaTssGc ???11)(7） 校驗(yàn)指標(biāo)： 繪制系統(tǒng)校正后的伯德圖，檢驗(yàn)是否滿足給定的性能指標(biāo)。 c??自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 101100101102 2 0 1 5 1 050101100101102 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 00滯后校正網(wǎng)絡(luò)特性 bT1T1m?blg20m?自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 由于滯后校正網(wǎng)絡(luò)具有低通濾波器的特性，因而當(dāng)它與系統(tǒng)的不可變部分串聯(lián)相連時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性的中頻和高頻段增益降低和截止頻率 c?系統(tǒng)獲得足夠大的相位裕度，它不影響頻率特性的低頻段。由此可見(jiàn)，滯后校正在一定的條件下，也能使系統(tǒng)同時(shí)滿足動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的要求。 c?處，滯后校正網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生一定的相角滯后量。為了使這個(gè)滯后角盡可能地小，理論上總希望 )(sGc 兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率 c??? 比21 ,越小越好，但考慮物理實(shí)現(xiàn)上的可行性，一般取 串聯(lián)滯后校正 不難看出，滯后校正的不足之處是：校正后系統(tǒng)的截止頻率會(huì)減小，瞬態(tài)響應(yīng)的速度要變慢；在截止頻率 減小，從而有可能使 自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 3） 在原系統(tǒng)的伯德圖上量取 用頻率法確定滯后校正參數(shù) 1）按穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)繪制未校正系統(tǒng)的伯德圖。 2） 在原系統(tǒng)的伯德圖上找出相角為 )180( 0 ?? ???的頻率作為校正后系統(tǒng)的截止頻率 ， 為補(bǔ)償滯后校正的相位滯后的 )(0 cL ?? 的分貝值，并令 c??ajG c1lg20)(lg20 0 ??由此確定參數(shù) a (a1) 4）取 )101~51(1caT ? ??并由 a求參數(shù) T 5）繪制校正后系統(tǒng)的伯德圖，校驗(yàn)各項(xiàng)性能指標(biāo) ?原則：使滯后校正環(huán)節(jié) 的相角滯后不要超過(guò) ?近似： ????? tan)2c ot (1 39。39。ccaT???cotctg 自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 ? 離散系統(tǒng)的基本概念 ? 采樣過(guò)程、信號(hào)保持 ? Z變換理論 ? Z變換方法（定義法、部分分式展開(kāi)法）及其基本性質(zhì) ? 脈沖傳遞函數(shù)的定義及控制系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的求取 ? 離散系統(tǒng)穩(wěn)定行判斷，穩(wěn)態(tài)誤差的求取 。 第七章 線性離散系統(tǒng)的分析與校正 自動(dòng)控制原理 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 ? 非線性系統(tǒng)相軌跡的繪制 ? 典型非線性環(huán)節(jié)描述函數(shù)的求取 ? 具有典型環(huán)節(jié)的非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 第八章 非線性控制系統(tǒng)分析