第6章 系统的性能指标与校正PPT课件
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能源与动力工程学院
202S0c/h1oo1l/o3f02E0ne2r0g/y1&1/P3o0w2er Engineering 020/11/302020/11/3020 20/11/30
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2
《机械工程控制基础》
6.1 系统性能指标
——评价系统设计、校正、调试、工作的依据。
系统性能指标包括时域性能指标,频域性能指标 和综合性能指标
曲线②:加入新环节,产 生正的相移,提 高相位裕度.增 加稳定性.
能源与动力工程学院
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《机械工程控制基础》
7
来自百度文库
《机械工程控制基础》
校正的分类:
20/11/30
《机械工程控制基础》
12
幅频特性:
Gc j
1T2 1T2
相频特性:
G cjj arctanTarctanT0
Gc(jω)是一个: 过点(1,j0), 半径为(1-α)/2, 圆心为[(1+α)2,j0] 相角为正的上半圆.
能源与动力工程学院
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广义误差平方积分准则
4
《机械工程控制基础》
误差准则
设e(t)为输出的希望值与实际值之间的误差,则有:
误差积分准则: 误差平方积分准则:
I 0 e(t)dt I e2(t)dt
0
绝对误差积分准则:
I 0 e(t)dt
时间绝对值误差准则:
I 0 t e(t)dt
时间误差平方积分准则:
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Gc(s)
《机械工程控制基础》
Gc(s)
Gc(s)
能源与动力工程学院
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6.3 无源校正
1、相位超前校正 例:
稳定
11
相位超前环节
典型物理环节如图所示:
传递函数:
GcsU UoissTTss11
其中:
R2
R1R2
1,TR1C
频率特性:
Gc
j
jT1 jT1
能源与动力工程学院
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时域性 能指标
瞬态性能指标
延迟时间 t d ;上升时间 t r ;
峰值时间 t p ;最大超调量 M p
调整时间 t s (过渡过程时间)
稳态性能指标(稳态误差)
能源与动力工程学院
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《机械工程控制基础》
6.2 系统校正
校正(或补偿):是在系统中增加新的环节,以改善
例如:
系统的性能
曲线①:原系统(P=0),不稳定;
曲线②:减小K,系统稳定,但K 减小稳态误差会增大;
仅靠调整增益K一般
难以同时满足所有的
性能指标.
①
②
③
曲线③:加入新环节(改变系
统频率特性曲线),稳
《机械工程控制基础》
第六章 系统的性能指标与校正
能源与动力工程学院
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20/11/30
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《机械工程控制基础》
6.1 系统性能指标 6.2 系统校正 6.3 无源校正 6.4 PID校正 6.5 反馈校正 6.6 顺馈校正
20/11/30
《机械工程控制基础》
13
最大相位:
m arctan
1 arctan
arcsin 1 1
I te2(t)dt,…… 0
广义误差平方积分准则: I [e2(t)ae 2(t)d ] t 0
以I值评价系统。——I最小,系统性能最优.
能源与动力工程学院
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《机械工程控制基础》
稳定,相位裕度不够
能源与动力工程学院
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稳定,相位裕度足够
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例:
《机械工程控制基础》
不稳定
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定,但不改变稳态性
能.
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例如:
曲线①:原系统(P=0)稳 定,但相位裕度 小,超调量大, 调整时间长; 若减小K,并不 改变相位裕度;
串联校正:
增益调整; 相位超前校正; 相位滞后校正;
无源校正
相位超前--滞后校正;
PID校正:
P校正;
PI校正; PD校正;
有源校正
PID校正;
反馈校正:
位置反馈校正; 速度反馈校正; ……
前(顺)馈校正:
开环补偿校正; 复合校正
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《机械工程控制基础》
相位裕度 ;
增益(或幅值裕度)K
;
g
频域性 能指标
复现频率 m 及复现带宽0～ωn;
谐振频率 r
及谐振峰值
M
;
r
截止频率 b 及截止带宽0～ωb
误差积分准则
综合性
误差平方积分准则
能指标 ——误差准则 ………
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《机械工程控制基础》
6.1 系统性能指标
——评价系统设计、校正、调试、工作的依据。
系统性能指标包括时域性能指标,频域性能指标 和综合性能指标
曲线②:加入新环节,产 生正的相移,提 高相位裕度.增 加稳定性.
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《机械工程控制基础》
校正的分类:
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《机械工程控制基础》
12
幅频特性:
Gc j
1T2 1T2
相频特性:
G cjj arctanTarctanT0
Gc(jω)是一个: 过点(1,j0), 半径为(1-α)/2, 圆心为[(1+α)2,j0] 相角为正的上半圆.
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广义误差平方积分准则
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误差准则
设e(t)为输出的希望值与实际值之间的误差,则有:
误差积分准则: 误差平方积分准则:
I 0 e(t)dt I e2(t)dt
0
绝对误差积分准则:
I 0 e(t)dt
时间绝对值误差准则:
I 0 t e(t)dt
时间误差平方积分准则:
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Gc(s)
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Gc(s)
Gc(s)
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1、相位超前校正 例:
稳定
11
相位超前环节
典型物理环节如图所示:
传递函数:
GcsU UoissTTss11
其中:
R2
R1R2
1,TR1C
频率特性:
Gc
j
jT1 jT1
能源与动力工程学院
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时域性 能指标
瞬态性能指标
延迟时间 t d ;上升时间 t r ;
峰值时间 t p ;最大超调量 M p
调整时间 t s (过渡过程时间)
稳态性能指标(稳态误差)
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6.2 系统校正
校正(或补偿):是在系统中增加新的环节,以改善
例如:
系统的性能
曲线①:原系统(P=0),不稳定;
曲线②:减小K,系统稳定,但K 减小稳态误差会增大;
仅靠调整增益K一般
难以同时满足所有的
性能指标.
①
②
③
曲线③:加入新环节(改变系
统频率特性曲线),稳
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第六章 系统的性能指标与校正
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《机械工程控制基础》
6.1 系统性能指标 6.2 系统校正 6.3 无源校正 6.4 PID校正 6.5 反馈校正 6.6 顺馈校正
20/11/30
《机械工程控制基础》
13
最大相位:
m arctan
1 arctan
arcsin 1 1
I te2(t)dt,…… 0
广义误差平方积分准则: I [e2(t)ae 2(t)d ] t 0
以I值评价系统。——I最小,系统性能最优.
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稳定,相位裕度不够
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稳定,相位裕度足够
10
例:
《机械工程控制基础》
不稳定
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定,但不改变稳态性
能.
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20/11/30
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例如:
曲线①:原系统(P=0)稳 定,但相位裕度 小,超调量大, 调整时间长; 若减小K,并不 改变相位裕度;
串联校正:
增益调整; 相位超前校正; 相位滞后校正;
无源校正
相位超前--滞后校正;
PID校正:
P校正;
PI校正; PD校正;
有源校正
PID校正;
反馈校正:
位置反馈校正; 速度反馈校正; ……
前(顺)馈校正:
开环补偿校正; 复合校正
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《机械工程控制基础》
相位裕度 ;
增益(或幅值裕度)K
;
g
频域性 能指标
复现频率 m 及复现带宽0～ωn;
谐振频率 r
及谐振峰值
M
;
r
截止频率 b 及截止带宽0～ωb
误差积分准则
综合性
误差平方积分准则
能指标 ——误差准则 ………
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