第六章控制系统的校正方法-PPT精选文档
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Gain:5.98 Gain:0.756
Kg S ( S 1 )( S P )
增加的极点 增加的极点使根轨迹右偏，极点越靠近虚轴，影响越大。 HEILONGJIANG UNIVERSITY ——极点对系统稳定不利
2、增加开环极点对系统的影响
Kg ( S Z ) G ( s ) H ( s ) S ( S 1 )
HEILONGJIANG UNIVERSITY
6-1 系统校正基础
6-1-1 性能指标
1. 时域性能指标
(1) 稳态指标 静态位置误差系数Kp 静态速度误差系数Kv 静态加速度误差系数Ka 稳态误差ess
HEILONGJIANG UNIVERSITY
(2) 动态指标 arccos 上升时间trr n 1 2 t p 峰值时间tp n 1 2 4 调整时间ttss , 0.02 超调量Mp
T 1 R C R C R C T 1 1 2 2 1 2 2 1
jw
提高系统的动态和稳态性能
-PD
- ZD
- ZI -PI
σ
HEILONGJIANG UNIVERSITY
6-2-3 微分校正
假设一个系统在所要求的增益下是不稳定的，或 虽稳定，但系统的瞬态响应特性较差（超调量过 大、调节时间过长）时，就应对根轨迹进行微分 校正，以便使闭环系统的极点位于根平面上希望 的位置上。
HEILONGJIANG UNIVERSITY
微分校正的计算步骤：
(1) 作原系统的根轨迹图； (2) 根据动态性能指标，确定主导极点si在s平面的 位置； (3) 在新的主导极点上，由幅角条件计算需补偿的 相角差 1 8 0a r g [ G ( s ) ] | o ss ；
线，并给出闭环频域指标如下：
闭环谐振频率ωr ；
闭环谐振峰值 Mr HEILONGJIANG UNIVERSITY
3. 各类性能指标之间的关系 各类性能指标是从不同的角度表示系统的性能， 它们之间存在必然的内在联系。对于二阶系统，时 域指标和频域指标之间能用准确的数学式子表示出 来。它们可统一采用阻尼比ζ和无阻尼自然振荡频 率ωn来描述，
2 1 8 0 ()9 0 a r c t g a r c t g 2 1 4 2
c c c n 4 2
如：[例5-15]
HEILONGJIANG UNIVERSITY
6-1-2 校正结构
系统校正，是在原系统中增加校正装置，改变系统的整 体结构来实现的。
jw
- ZD -PD
σ
有利于提高系统的动态性能
HEILONGJIANG UNIVERSITY
2、积分校正网络
传递函数为
1 s 1 s ZI 1 T G I (s) s PI s 1 T
R R 1 2 R C , 1 其中 T 2 R 2
jw
第六章 控制系统的校正方法
HEILONGJIANG UNIVERSITY
本章主要内容
引言 6-1 系统校正基础 6-2 根轨迹法校正
6-3 频率法校正
6-4 参数模型法校正
6-5 频率法反馈校正
6-6 控制系统的结构设计(复合校正方法) 小结
HEILONGJIANG UNIVERSITY
引言
在系统分析的基础上将原有系统的特性加以修正 与改造，利用校正装置使得系统能够实现给定的 性能要求，这样的工程方法，我们称为系统的校 正。
有利于提高系统的稳态性能
- ZI -PI
σ
HEILONGJIANG UNIVERSITY
3、微积分校正网络
传递函数为
1 1 ( s )( s ) T1 T2 GDI ( s ) 1 ( s )( s ) T1 T2
R C , T R C 其中 T 1 11 2 2 2
增加的零点
增加的零点使根轨迹左偏，对系统稳定有利， 越 HEILONGJIANG UNIVERSITY 靠近虚轴影响越大。
3、增加偶极子对系统的影响
Kg ( S Z ) G ( s ) H ( s ) S ( S 1 )( S P )
-P -Z
Gain＝1.55
-Z
-P
靠近虚轴的零（极）点，其影响较大。
n
M e p
1 2
1 0 000
2. 频域性能指标
(1) 开环频域指标 开环截止频率ωc ； L(w )=0 c
0 相位裕量γc； 1 8 0 G ( jc ) H ( jc ) c
幅值裕量L 。 L 2 0 l g A ( ) gg g (2) 闭环频域指标 一般应对闭环频率特性提出要求，例如给出闭环频率特性曲
根据校正装置在系统中的
不同位置，校正结构主要
有串联校正和并联校正NIVERSITY
(b)并联校正
6-2 根轨迹法校正
Kg (s )H (s ) 6-2-1 改造根轨迹 例： G S ( S 1 ) 1、增加开环极点对系统的影响 G ( s ) H ( s )
HEILONGJIANG UNIVERSITY
4、主导极点的位置与性能指标的关系 上下移动主导极点的轨迹构成等ts线；从原点 出发过主导极点的斜线构成等Mp线。
HEILONGJIANG UNIVERSITY
6-2-2 串联校正装置
1、微分校正网络
传递函数为
1 s s ZD T GD (s) s PD s 1 T R 2 其中 TR C , 1 1 R R 1 2
i
HEILONGJIANG UNIVERSITY
P211
(4) 根据相角差 ，确定微分校正装置的零极点位置；
jw
①过A点与原点作直线 O A ; ②过A点作水平线 AC; ③做CAO的角平分线AB;
C
A
2
2
O σ
D PD B E -ZD
D A B ④在 AB 两边做 EAB ; AD, AE与负实轴的交点则为-PD及-ZD，
Kg S ( S 1 )( S P )
增加的极点 增加的极点使根轨迹右偏，极点越靠近虚轴，影响越大。 HEILONGJIANG UNIVERSITY ——极点对系统稳定不利
2、增加开环极点对系统的影响
Kg ( S Z ) G ( s ) H ( s ) S ( S 1 )
HEILONGJIANG UNIVERSITY
6-1 系统校正基础
6-1-1 性能指标
1. 时域性能指标
(1) 稳态指标 静态位置误差系数Kp 静态速度误差系数Kv 静态加速度误差系数Ka 稳态误差ess
HEILONGJIANG UNIVERSITY
(2) 动态指标 arccos 上升时间trr n 1 2 t p 峰值时间tp n 1 2 4 调整时间ttss , 0.02 超调量Mp
T 1 R C R C R C T 1 1 2 2 1 2 2 1
jw
提高系统的动态和稳态性能
-PD
- ZD
- ZI -PI
σ
HEILONGJIANG UNIVERSITY
6-2-3 微分校正
假设一个系统在所要求的增益下是不稳定的，或 虽稳定，但系统的瞬态响应特性较差（超调量过 大、调节时间过长）时，就应对根轨迹进行微分 校正，以便使闭环系统的极点位于根平面上希望 的位置上。
HEILONGJIANG UNIVERSITY
微分校正的计算步骤：
(1) 作原系统的根轨迹图； (2) 根据动态性能指标，确定主导极点si在s平面的 位置； (3) 在新的主导极点上，由幅角条件计算需补偿的 相角差 1 8 0a r g [ G ( s ) ] | o ss ；
线，并给出闭环频域指标如下：
闭环谐振频率ωr ；
闭环谐振峰值 Mr HEILONGJIANG UNIVERSITY
3. 各类性能指标之间的关系 各类性能指标是从不同的角度表示系统的性能， 它们之间存在必然的内在联系。对于二阶系统，时 域指标和频域指标之间能用准确的数学式子表示出 来。它们可统一采用阻尼比ζ和无阻尼自然振荡频 率ωn来描述，
2 1 8 0 ()9 0 a r c t g a r c t g 2 1 4 2
c c c n 4 2
如：[例5-15]
HEILONGJIANG UNIVERSITY
6-1-2 校正结构
系统校正，是在原系统中增加校正装置，改变系统的整 体结构来实现的。
jw
- ZD -PD
σ
有利于提高系统的动态性能
HEILONGJIANG UNIVERSITY
2、积分校正网络
传递函数为
1 s 1 s ZI 1 T G I (s) s PI s 1 T
R R 1 2 R C , 1 其中 T 2 R 2
jw
第六章 控制系统的校正方法
HEILONGJIANG UNIVERSITY
本章主要内容
引言 6-1 系统校正基础 6-2 根轨迹法校正
6-3 频率法校正
6-4 参数模型法校正
6-5 频率法反馈校正
6-6 控制系统的结构设计(复合校正方法) 小结
HEILONGJIANG UNIVERSITY
引言
在系统分析的基础上将原有系统的特性加以修正 与改造，利用校正装置使得系统能够实现给定的 性能要求，这样的工程方法，我们称为系统的校 正。
有利于提高系统的稳态性能
- ZI -PI
σ
HEILONGJIANG UNIVERSITY
3、微积分校正网络
传递函数为
1 1 ( s )( s ) T1 T2 GDI ( s ) 1 ( s )( s ) T1 T2
R C , T R C 其中 T 1 11 2 2 2
增加的零点
增加的零点使根轨迹左偏，对系统稳定有利， 越 HEILONGJIANG UNIVERSITY 靠近虚轴影响越大。
3、增加偶极子对系统的影响
Kg ( S Z ) G ( s ) H ( s ) S ( S 1 )( S P )
-P -Z
Gain＝1.55
-Z
-P
靠近虚轴的零（极）点，其影响较大。
n
M e p
1 2
1 0 000
2. 频域性能指标
(1) 开环频域指标 开环截止频率ωc ； L(w )=0 c
0 相位裕量γc； 1 8 0 G ( jc ) H ( jc ) c
幅值裕量L 。 L 2 0 l g A ( ) gg g (2) 闭环频域指标 一般应对闭环频率特性提出要求，例如给出闭环频率特性曲
根据校正装置在系统中的
不同位置，校正结构主要
有串联校正和并联校正NIVERSITY
(b)并联校正
6-2 根轨迹法校正
Kg (s )H (s ) 6-2-1 改造根轨迹 例： G S ( S 1 ) 1、增加开环极点对系统的影响 G ( s ) H ( s )
HEILONGJIANG UNIVERSITY
4、主导极点的位置与性能指标的关系 上下移动主导极点的轨迹构成等ts线；从原点 出发过主导极点的斜线构成等Mp线。
HEILONGJIANG UNIVERSITY
6-2-2 串联校正装置
1、微分校正网络
传递函数为
1 s s ZD T GD (s) s PD s 1 T R 2 其中 TR C , 1 1 R R 1 2
i
HEILONGJIANG UNIVERSITY
P211
(4) 根据相角差 ，确定微分校正装置的零极点位置；
jw
①过A点与原点作直线 O A ; ②过A点作水平线 AC; ③做CAO的角平分线AB;
C
A
2
2
O σ
D PD B E -ZD
D A B ④在 AB 两边做 EAB ; AD, AE与负实轴的交点则为-PD及-ZD，