控制系统的校正及综合PPT课件

pd zd
传递函数为：W c s
哪个环节时间常数大， 哪个先起作用！
1 d
R2cs 1 R2c s 1 d
距虚轴越近，影响越大=！ss
频率特性为：
zd pd
其 中 ： dR1R 1R21
zd R12c，pd dZd
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W cj1d
jT1 j dT1
其 中 ： TR2C
第六章控制系统的校正与综合 17
校正装置的选择及其参数整定的过程，称为自动控制系统的 校正 。就是通常所说的控制系统的综合问题。
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第六章控制系统的校正与综合 5
(3) 前馈校正
前馈校正的信号取自闭环外的系统输入信号， 由输入直接去校正系统，故称为前馈校正。 前馈校正的目的：通常用来降低系统稳态误差。
按给定的前馈校正
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第六章控制系统的校正与综合 24
K 为 保 证 v 不 变 ， 不 改 变 低 频 段 特 性 ， 采 用 串 联 超 前 校 正 。
c 1 8 0 c c c
c c 0 c
c m a x c c 5 0 1 7 . 5 3 2 . 5
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按扰动的前馈校正
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特点：
1、由于其输入取自闭环外，所以不影响系统的 闭环特征方程式（即不影响系统的稳定性）。
2、前馈校正是基于开环补偿的办法来提高系统的
精度，所以前馈校正一般不单独使用，总是和
其他校正方式结合应用而构成复合控制系统，
以满足某些性能要求较高的系统的需要。
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（4）引前校举例 例6-1 一控制系统的传递函数为
Wk
s
K
s
s 10
1
要求校正后的系统稳态速度误差系数Kv 100，相位
裕量 c50,确定校正装置传递函数。
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解: （1）由稳态指标的要求确定放大系数。
s 1
s 2
1 1
Wks s
100
s
1
1
s101
s
2
1
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Wk
s
100
s
s 10
1
由Bode图可计算出：
Ac
100
c
c
10
1
c 31.6
c 1 8 0 9 0 a rc ta n 3 1 1 0 .6 1 7 .5 5 0
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6.2 串联校正
1、串联引前（微分）校正
P---比例 proportion D---微分 differential I---积分 integral
具有微分控制作用的控制器称为微分控制器，
(1) 引前校正电路
无源网络
特点： 0
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第六章控制系统的校正与综合 16
使各项性能指标满足预期的要求。
一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大 部分组成，当被控对象确定后，对系统的设计实际 上归结为对控制器的设计，这项工作称为对控制系 统的校正。
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1、校正的一般过程
固有部分或不可变部分
校正装置（可变部分）
为使系统达到某种动态及静态指标的要求，加入一些参数可 根据需要而改变的装置，该装置可改善系统性能，使系统得到校 正，称之为校正装置。
kvlsi m 0sWslsi m 0s1 ss0 K1K100
可计算出放大系数 K=100。
其传递函数为
Wk
s
100
s
s 10
1
初步设计
（2） 绘制Bode图，计 算 c及 c
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Bode图如下图所示
A
图形叠加！
Wk
s
100
s
s 10
1
Wc
s
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（2）引前（微分）校正的原理：
c 1 8 0 cc c
利用引前校正装置的相位超前的特性 c0 来或补偿开环频率特性在 c 处的相位滞后，以提高 系统的相位裕量 ，c 从而改善系统动态品质。
为此，要求校正装置的最大超前角出现在校正后的穿 越频率处,即ωc=ωmax。
校正电路的Bode图如下：
j1
Wc
j 1
d
jjTT111d
1 j 1
d
2
2
0
lo
g
1 d
2 d1
carctan 1arctan 2
求导
max 12，几何中点！
ωmax
max
arcsind d
1 1
d 不 能 太 大 ， 否 则 衰 减 十 分 严 重 ， 一 般 取 d 2 0 。
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第6章 控制系统的校正 及综合
（8学时）
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信息学院
二○一二年十一月
第六章控制系统的校正与综合 1
主要内容
• 控制系统校正的一般概念 • 串联校正 • 反馈校正 • 前馈校正
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第六章控制系统的校正与综合 2
学习重点
❖ 了解控制系统校正的基本思想方法和过程； ❖ 熟练掌握典型串联校正的基本原理及设计方法； ❖ 了解三种串联校正的特点和适用范围，掌握基本
的校正步骤； ❖ 理解和掌握反馈校正的设计思想和校正步骤； ❖ 了解引入前馈校正的目的，掌握前馈校正的设计
思想。
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第六章控制系统的校正与综合 3
6.1 控制系统校正的一般概念
系统分析：对于给定的系统运用各种方法去计算出 它的性能，研究其稳定性、稳态特性、 动态特性。 “三性”
系统校正： 是设计问题。在系统分析的基础上， 根据生产工艺的要求来设计一个系统，
（4）
设 ：Wc
s
s
1
s
2
1Leabharlann 1ωω c m a x 在 1 和 2 的 几 何 中 点 上 。
m a xc 121 d
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第六章控制系统的校正与综合 26
校正后系统传函为：WksWc sWk ss11s0001s1s211
由Ac 1 0c 0 1 0 c 1 c 1及c 121 d
c c c m a x 3 2 . 5 , 留 出 裕 量 。 m a x c c 3 2 . 5 4 0
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5 ~10
第六章控制系统的校正与综合 25
（3） cmax40cmaxarcsind d 1 140
sin40d d 1 10.64 解 得d4.6
解 得 1 2 1 . 6 ， 2 9 9 . 3 6 ， c 4 6 . 3 2