東華理工大學自動控制理論原理課件

建模

分析系統(tǒng)性能時域分析法

根軌跡法

頻域分析法校正系統(tǒng)分析問題系統(tǒng)設(shè)計問題第六章控制系統(tǒng)的校正第一節(jié)引言分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能、瞬態(tài)性能根據(jù)希望的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)性能，研究如何建立滿足性能要求的控制系統(tǒng)（1）分析被控對象的工作原理，明確控制目標，制定控制方案；（4）選擇執(zhí)行元件（型式、特性和參數(shù)）；（2）選擇測量元件（類型、特性和參數(shù)）；（3）選擇放大元件（前置放大，功率放大），要求放大器增益可調(diào)；（5）由初步選定的測量元件、放大元件和執(zhí)行元件等作為控制裝置的基本組成元件，與被控對象一起，構(gòu)成自動控制系統(tǒng)；第二節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計及校正問題（6）設(shè)計校正裝置。為了使設(shè)計的控制系統(tǒng)滿足給定的性能指標，有必要在系統(tǒng)中引入一些附加裝置，改變整個系統(tǒng)的性能，從而滿足給定的各項性能指標要求。這些附加裝置稱為校正裝置或補償器。設(shè)計附加校正裝置的過程就稱為控制系統(tǒng)的校正

性能指標是用于衡量系統(tǒng)具體性能（平穩(wěn)性、快速性、準確性）的參數(shù)，主要分為穩(wěn)態(tài)性能指標與動態(tài)性能指標兩大類。

1、穩(wěn)態(tài)性能指標

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能與開環(huán)系統(tǒng)的型別v與開環(huán)傳遞系數(shù)K有關(guān)，常用靜態(tài)誤差系數(shù)衡量，誤差系數(shù)越大（等效于K越大），穩(wěn)態(tài)誤差ess就越小。一、性能指標2、動態(tài)性能指標

分為三類，常用的性能指標主要有：（1）時域指標：最大超調(diào)量σ%（反映平穩(wěn)性）、調(diào)節(jié)時間ts（反映快速性）。（2）頻域指標：①開環(huán)頻域指標：穩(wěn)定性指標：相位裕量、幅值裕量Lh、中頻段寬度h；快速性指標：幅值穿越頻率c。②閉環(huán)頻域指標：穩(wěn)定性指標：諧振頻率r、諧振峰值Mr快速性指標：截止頻率b3）復域指標：阻尼比（反映平穩(wěn)性）、無阻尼自然振蕩頻率n（反映快速性）二、校正結(jié)構(gòu)按校正元件在系統(tǒng)中的位置串聯(lián)校正反饋校正復合校正按輸入補償?shù)膹秃闲Ｕ磾_動補償?shù)膹秃闲Ｕ?.串聯(lián)校正校正前校正后2.并聯(lián)校正校正后校正前3.局部反饋校正校正前校正后4.前饋校正5.復合校正00o90oReIm兩個轉(zhuǎn)折頻率的幾何中點最大超前角最大相角頻率對應的對數(shù)幅頻第三節(jié)頻域法串聯(lián)校正一、串聯(lián)超前校正1、超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性原系統(tǒng)不穩(wěn)定相角裕度：負值中頻段-40db/dec2、串聯(lián)超前校正設(shè)計超前校正置于中頻段最大相角頻率m設(shè)在c處m(c)處的幅值10lga提供正相角正斜率校正相角裕度：正值校正后系統(tǒng)穩(wěn)定中頻段-20db/dec設(shè)計步驟若性能指標中有相位裕量γ(1)根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標的要求開環(huán)增益K(2)計算未校正系統(tǒng)動態(tài)能指標相角裕量γ0幅值裕量h0若性能指標滿足要求，停止若性能指標不滿足要求，繼續(xù)(3)計算最大超前相角φm(4)確定參數(shù)a和T(5)確定校正裝置傳遞函數(shù)(6)檢驗校正后系統(tǒng)的性能指標是否滿足要求，若不滿足，

需要重新進行計算(3)(4)確定參數(shù)a和T若性能指標中有截止頻率c修改步驟(3)、(4)二、串聯(lián)滯后校正1、滯后校正環(huán)節(jié)的頻率特性00o-90oReIm提供負斜率負相角2、串聯(lián)滯后校正設(shè)計原系統(tǒng)不穩(wěn)定相角裕度負值中頻段-60db/dec置于遠離截止頻率的低頻段，通常使校正環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率遠小于c0，一般取0.1c0中頻段的相角幾乎沒有變化校正相角裕度正值校正后系統(tǒng)穩(wěn)定截止頻率變小設(shè)計步驟(1)根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標的要求開環(huán)增益K(2)計算未校正系統(tǒng)動態(tài)性能指標若性能指標不滿足要求，繼續(xù)相角裕量