控制系統(tǒng)的校正ppt課件-展示頁
2025-05-09 18:21本頁面
【正文】 章 控制系統(tǒng)的仿真分析 (2）當(dāng)系統(tǒng)的性能指標(biāo)是以穩(wěn)態(tài)誤差、相角裕度、幅值裕量、諧振峰值和帶寬等表示時(shí)，采用頻率法進(jìn)行校正比較方便。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 3．控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1）當(dāng)系統(tǒng)的性能指標(biāo)是以最大超調(diào)量，上升時(shí)間，調(diào)整時(shí)間，阻尼比以及希望的閉環(huán)極點(diǎn)的無阻尼自振頻率等表示時(shí)，采用根軌跡法進(jìn)行校正比較方便。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 4）反饋校正 ? 除了前面介紹的三種串聯(lián)校正方法之外，反饋校正（又稱并聯(lián)校正）也是廣泛采用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法之一。它既具有滯后校正高穩(wěn)定性、高精確度的長處，又具有超前校正響應(yīng)快、超調(diào)小的優(yōu)點(diǎn)。可見，在系統(tǒng)快速性要求不是很高，而穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)精度要求很高的場合，滯后校正設(shè)計(jì)方法是很適合的。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 2）滯后校正設(shè)計(jì) ? 滯后校正設(shè)計(jì)是指利用校正器對數(shù)幅頻特性曲線具有負(fù)斜率 (即幅頻曲線的漸近線與橫坐標(biāo)夾角的正切值小于零 )的區(qū)段及其相頻特性曲線具有負(fù)相移 (即相頻曲線的相角值小于零 )區(qū)段的系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)。如果采用無源網(wǎng)絡(luò)作校正器，會(huì)產(chǎn)生增益損失，現(xiàn)已被有源校正所代替。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 1）超前校正設(shè)計(jì) ? 超前校正設(shè)計(jì)是指利用校正器對數(shù)幅頻曲線有正斜率 (即幅頻曲線的漸近線與橫坐標(biāo)夾角的正切值大于零 )的區(qū)段及其相頻曲線具有正相移 (即相頻曲線的相角值大于零 )區(qū)段的系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)。 ? 串聯(lián)校正方式在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)用定性的方法比較簡單，易于實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換，但信號衰減大，裝置的功耗大。校正設(shè)計(jì)中要注意校正方式和選擇參數(shù)的非唯一性，參數(shù)計(jì)算和元件選擇時(shí)要留有余量。基于傳遞函數(shù)模型的有動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、頻率特性等。時(shí)域指標(biāo)為超調(diào)量 (σ )、 峰值時(shí)間 (tp)、 調(diào)節(jié)時(shí)間 (ts)等；頻域指標(biāo)有峰值(Am)、 峰值頻率 (ω m)、 頻帶 (ω b)、 剪切頻率 (ω c)、 模值穩(wěn)定格度 (Ln)、 相角穩(wěn)定裕度 (γ )等。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 系統(tǒng)的靜態(tài)性能指標(biāo)有：穩(wěn)態(tài)誤差 (ess)， 靜態(tài)位置誤差系數(shù) (kp)， 靜態(tài)速度誤差系數(shù) (kv)， 靜態(tài)加速度誤差系數(shù)(ka)等。第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 控制系統(tǒng)的校正 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 1．控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念 所謂系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是在給定的性能指標(biāo)下，對于給定的對象模型，確定一個(gè)能夠完成給定任務(wù)的控制器 (常稱為校正器或者補(bǔ)償控制器 )，即確定校正器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。所謂給定任務(wù)即指系統(tǒng)滿足的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)性能要求，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)又叫做控制系統(tǒng)的校正或者控制系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)。 ? 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)有時(shí)域的與頻域的。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 2．控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式 在經(jīng)典控制系統(tǒng)里，主要數(shù)學(xué)模型是微分方程或傳遞函數(shù)。故控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有基于微分方程求解的分析微分方程特征根的根軌跡法，有基于頻率特性的波特圖法。 ? 按照校正器與給定受控對象連接的方式，有串聯(lián)校正、反饋校正、前置校正與干擾補(bǔ)償四種。串聯(lián)校正可以分為超前、滯后以及超前 — 滯后三種校正方式，分別適用于不同的場合。這種校正設(shè)計(jì)方法的突出特點(diǎn)是校正后系統(tǒng)的剪切頻率比校正前的大，系統(tǒng)的快速性能得到提高。這種校正設(shè)計(jì)方法被要求穩(wěn)定性好、超調(diào)小以及動(dòng)態(tài)過程響應(yīng)快的系統(tǒng)經(jīng)常采用。這種校正設(shè)計(jì)方法的突出特點(diǎn)是校正后系統(tǒng)的剪切頻率比校正前的小，系統(tǒng)的快速性能變差，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性卻得到提高。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 3）滯后 — 超前校正設(shè)計(jì) ? 滯后 — 超前校正設(shè)計(jì)是指既有滯后校正作用又有超前校正作用的校正器設(shè)計(jì)。雖然這種校正所用裝置或元器件要多些，會(huì)增加設(shè)備投資，但因其優(yōu)良的性能，在要求高的設(shè)備中還是經(jīng)常被采用。反饋校正主要是利用校正裝置的頻率特性，在中頻區(qū)段代替或改變原系統(tǒng)的頻率特性，使系統(tǒng)符合所需的期望特性，從而達(dá)到系統(tǒng)所要求的性能指標(biāo)，反饋校正可以削弱系統(tǒng)的非線性特性的影響，提高響應(yīng)速度，降低對參數(shù)變化的敏感性，擬制噪聲的影響。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，如果需要對增益以外的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，則必須通過引入適當(dāng)?shù)男Ｕ齺砀淖冊瓉淼母壽E，當(dāng)在開環(huán)傳遞函數(shù)上增加極點(diǎn)時(shí)，則可以使根軌跡向右方向移動(dòng)，一般會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增大系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間，而當(dāng)在開環(huán)傳遞函數(shù)上增加零點(diǎn)時(shí)，則可以使根軌跡向左方向移動(dòng)，通常會(huì)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。頻率法中的串聯(lián)超前校正主要是利用校正裝置的超前相位在穿越頻率處對系統(tǒng)進(jìn)行相位補(bǔ)償，以提高系統(tǒng)的相位穩(wěn)定裕量，同時(shí)也提高了穿越頻率值，從而改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。串聯(lián)滯后校正在于提高系統(tǒng)的開環(huán)增益，從而改善控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，而盡量不影響系統(tǒng)原有的動(dòng)態(tài)性能。 第 4章 控制系統(tǒng)的仿真分析 基于根軌跡圖的校正方法 根軌跡法校正即是借助根軌跡曲線進(jìn)行校正，系統(tǒng)的期望主導(dǎo)極點(diǎn)往往不在系統(tǒng)的根軌跡上。若期望主導(dǎo)極點(diǎn)在原根軌跡的左側(cè)，則只要加上一對零極點(diǎn)，使零點(diǎn)位置位于極點(diǎn)
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