控制系統(tǒng)的校正(1)-在線瀏覽
2025-06-16 07:49本頁(yè)面
【正文】 個(gè)能滿足性能要求的控制系統(tǒng)。 校正問(wèn)題： 系統(tǒng)的基本組成部分 （ 被控對(duì)象 、 測(cè)量元件 、 功率放大元件 、 執(zhí)行元件等 ） ， 按照反饋控制原理可聯(lián)成基本控制系統(tǒng) 。 系統(tǒng)的校正 （ 設(shè)計(jì) ） ：在不改變系統(tǒng)基本部件的前提下 ， 在系統(tǒng)中加入一些其參數(shù)可以根據(jù)需要而改變的機(jī)構(gòu)或裝置 ， 使系統(tǒng)整個(gè)特性發(fā)生變化 ，從而滿足給定的各項(xiàng)性能指標(biāo) 。所謂校正，就是在系統(tǒng)中加入一些其參數(shù)可以根據(jù)需要而改變的機(jī)構(gòu)或裝置，使系統(tǒng)整個(gè)特性發(fā)生變化，從而滿足給定的各項(xiàng)性能指標(biāo)。 5 控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) ?性能指標(biāo)是用于衡量系統(tǒng)具體性能 （ 平穩(wěn)性 、快速性 、 準(zhǔn)確性 ） 的參數(shù) ， 主要分為穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)與動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)兩大類 。 2） 靜態(tài)速度誤差系數(shù) Kv=K：反映閉環(huán)系統(tǒng)跟蹤斜坡信號(hào)的能力 。 誤差系數(shù)越大 ， 穩(wěn)態(tài)誤差 ess就越小 。 ： 1） 開(kāi)環(huán)頻域指標(biāo)： 穩(wěn)定性指標(biāo)：相位裕量 ?、 幅值裕量 h； 中頻段斜率 、 中頻段寬度 快速性指標(biāo)：幅值穿越頻率 ?c。 3） 復(fù)域指標(biāo)： 常用閉環(huán)系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)所允許的最小阻尼比 ζ （ 反映平穩(wěn)性 ） 與最小無(wú)阻尼自然振蕩頻率 ?n（ 反映快速性 ） 衡量 。在控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，輸入信號(hào)一般是低頻信號(hào)，而噪聲信號(hào)是高頻信號(hào)。 如果輸入信號(hào)的帶寬為 M?~0則 Mb ?? )10~5(? (611) 請(qǐng)看系統(tǒng)帶寬的選擇的示意圖 選擇要求 11 dB )( ?L0帶 寬?b?33?0?M?1?n?)( ?j?)( ?jR)( ?jN)0( j?)0(7 0 j?圖 61 系統(tǒng)帶寬的選擇 噪聲 輸入信號(hào) 12 二、校正的基本方式 1. 串聯(lián)校正 校正裝置和未校正系統(tǒng)的前向通道的環(huán)節(jié)相串聯(lián) ， 這種方式叫做串聯(lián)校正 。 主要問(wèn)題： 是對(duì)參數(shù)變化的敏感性較強(qiáng) 。 位置： 反饋校正的信號(hào)是從高功率點(diǎn)傳向低功率點(diǎn) ， 一般不需附加放大器 。 優(yōu)點(diǎn)： 高靈敏度 高穩(wěn)定度 G1(s) G2(s) Gc(s) H(s) R(s) C(s) 14 前饋校正的信號(hào)取自閉環(huán)外的系統(tǒng)輸入信號(hào) ,由輸入直接去校正系統(tǒng) , 是一種開(kāi)環(huán)補(bǔ)償?shù)姆绞?， 分為按給定量順饋補(bǔ)償與按擾動(dòng)量前饋補(bǔ)償兩種方法 。 前饋校正由于其輸入取自閉環(huán)外 ,所以不影響系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程式 ， 主要用于在不影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度 。 ++R ( s ) E ( s )N ( s )C ( s )圖 3 2 6 按 擾 動(dòng) 補(bǔ) 償 的 復(fù) 合 控 制 系 統(tǒng))(2sG)(1sG)( sG n16 常用的校正方式為串聯(lián)校正和反饋校正。 17 （ 1）比例（ P）控制規(guī)律 )()( teKtm p? (612) )( tr )( tm)( tc)( tepK )( sR )( sE )( sM)( sC)1( sK p ??（ a） P控制器 (b) PD控制器 （ 2）比例 微分（ PD）控制規(guī)律 dttdeKteKtmpp)()()( ??? (613) 提高系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益，減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差， 減小一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，改善系統(tǒng)的快速性， 但會(huì)降低系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。在串聯(lián)校正時(shí)，可使系統(tǒng)增加一 個(gè) ?1?的開(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。 18 具有積分（ I）控制規(guī)律的控制器，稱為 I控制器。 iK為可調(diào)比例系數(shù) )(te 消失后，輸出信號(hào) )(tm有可能是一個(gè)不為零的常量。 （ 3）積分（ I）控制規(guī)律 )( sR )( sE )( sM)( sCsK iI控制器 當(dāng) 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。 )( sR )( sE )( sM)( sC)11(sTKip ?PI控制器 ??? tipp dtteTKteKtm0 )()()(輸出信號(hào) )(tm 同時(shí)與其輸入信號(hào)及輸入信號(hào)的積分成比例。 左半平面的開(kāi)環(huán)零點(diǎn)，減小系統(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。 （ 4）比例 積分（ PI）控制規(guī)律 (615) 為可調(diào)積分時(shí)間系數(shù) PI控制器主要用來(lái)改善控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 dttdeKdtteTKteKtmptipp)()()()(0 ???? ?(616) )11()( ssTKsGipc ???? )1( 2ssTsTTK iiip ??? ?sssTKip )1)(1( 21 ??? ??(617) )411(211ii TT?? ???)411(212ii TT?? ???如果 14 ?iT?PID控制器 21 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) 22 一般而言，當(dāng)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益增大到滿足其靜態(tài)性能所要求的數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)有可能不穩(wěn)定，或者即使能穩(wěn)定，其動(dòng)態(tài)性能一般也不會(huì)理想。 常用校正裝置及其特性 無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò) 超前校正 有源校正網(wǎng)絡(luò) 滯后校正 滯后超前校正 先討論超前校正網(wǎng)絡(luò)的特性，而后介紹基于頻率響應(yīng)法的超前校正裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程。 a可知改變 a 和 T(即電路的參數(shù) CRR ,21超前網(wǎng)絡(luò)的零極點(diǎn)可在 s平面的負(fù)實(shí)軸任意移動(dòng)。顯然，超前網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻率在 (621) Tsa T ssaGc ???11)( (619) TaT11 至之間的輸入信號(hào)有明顯的微分作用，在該頻率范圍內(nèi)輸出信號(hào)相角比輸入信號(hào)相角超前，超前網(wǎng)絡(luò)的名稱由此而得。 11a r c si n21?????aaaaa rc tgm?
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