自动控制系统的设计与校正.ppt

第六章自动控制系统的设计与校正3.具体进行设计
根据初步确定的合理的设计指标进行总体设计，合理地设计或选择元部件，尤其是对测量元件的选择要给予充分的注意。组成系统后．进行动、静态分析计算，同时进行计算机仿真。若不符合指标要求，则要进行校正，使其满足指标要求。4．实验室原理性试验
根据具体设计，在实验室建造系统的原型机，并进行试验。按照试验的结果调正改系统九部件中的有关参数，排除故障，进一步完善具体设计。调节时间ts
超调量%
稳态误差ess
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二、频域指标:三、各项指标的关系校正方式：前馈校正(4)复合校正六、校正方法6.3基本控制规律动态结构图为二、比例−微分(PD)控制PD控制器的作用：
PD控制具有超前校正的作用，能给出控制系统提前开始制动的信号，具有“预见”性，能反应偏差信号的变化速率(变化趋势)，并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引进一个有效的早期修正信号，有助于增加系统的稳定性，同时还可以提高系统的快速性。
其缺点是系统抗高频干扰能力差。三、积分(I)控制四、比例积分(PI)控制PI控制器的作用：
在系统中主要用于在保证控制系统稳定的基础上提高系统的型别，从而提高系统的稳态精度。传递函数6.4常用串联校正网络校正网络的频率特性函数为最大超前相角相角滞后校正网络(或称迟后校正网络)滞后校正网络的伯德图二、用伯德图方法设计超前校正网络(4)计算10lg，在未校正系统的幅值增益曲线上，确定与−10lg对应的频率。当=c=m时，超前校正网络能提供10lg(dB)的幅值增量，因此，经过校正后，原有幅值增益为−10lg的点将变成新的与0dB线的交点，对应频率就是新的交接频率c=m；(7)确定系统的增益，以保证系统的稳态精度，抵消由超前校正网络带来的衰减1/。例二阶单位负反馈控制系统，开环传递函数为所需的超前相角至少为(40-18)=2210lg=4.8dB，在G(s)的伯德图上，确定与-4.8dB对应的频率，有m=8.4rad/s，可以得到0.068，而|z|=4.8，|p|=14.4，于是得到接入超前校正网络后的系统传递函数G(s)为系统校正前后的阶跃响应三、用伯德图设计滞后校正网络(4)配置零点。该零点频率一般比预期交接频率小10倍频程;
(5)根据c和定原系统对数幅频特性曲线，确定增益衰减；
(6)在c处，滞后校正网络产生的增益衰减为−20lg。由此确定值；
(7)计算极点p=1/=z/；
(8)验证结果。如不满足要求，重新进行步骤(3)～(8)。由于超前校正和滞后校正各有优点，有时会把超前校正和滞后校正综合起来应用，这种校正网络称为滞后−超前校正网络。工程上常用的校正方法通常是把一个高阶系统近似地简化成低阶系统，并从中找出少数典型系统作为工程设计的基础，通常选用二阶、三阶典型系统作为预期典型系统。只要掌握典型系统与性能指标之间的关系，根据设计要求，就可以设计系统参数，进而把工程实践确认的参数推荐为“工程最佳参数”，相应的性能确定为典型系统的性能指标。根据典型系统选择控制器形式和工程最佳参数，据此进行系统电路参数计算。闭环传递函数为1.二阶典型系统的最优模型最优模型的性能指标为：2.二阶最优模型的综合校正方法应满足最优条件(2)系统固有部分是两个串联的惯性环节因此(3)系统固有部分由一个大时间常数的惯性环节和若干个小时间常数的惯性环节串联组成：(3)系统固有部分为典型二阶系统,

但不符合最优条件，遇到这种情况要根据要求的性能指标来具体的进行校正。②若此时T1满足要求，而K1不符合要求(即稳态精度不满足指标)，首先使K1增大到K使之符合指标要求。根据最优条件：③如T1不满足要求，K1亦不满足要求，首先应使T1满足指标要求，然后在使K1符合要求即可；或者先满足K1再满足T1，这要根据具体情况而定。
注意:一定要使各项指标都满足要求。(5)系统固有部分传递函数:令二、三阶典型系统校正法1.具有最佳频比的典型三阶系统考虑到参考输入和扰动输入两方面的性能指标，通常取中频宽度h=5。(2)若未校正系统传递函数为2．具有最大相角裕度的典型三阶系统具有最大相角裕度的典型三阶系统为6.6反馈校正二、速度反馈包围振荡环节，可增加环节的阻尼，有效的减弱阻尼环节的不利影响三、反馈校正可以减弱参数变化对系统性能的影响对于负反馈包围的局部系统四、负反馈校正取代局部结构，消除系统不可变部分中不希望有的特性如果在常用的频段内选取：6.7复合校正二、附加干扰补偿的复合校正本章小结2．当系统中有噪声时，系统带宽将会影响到系统的性能，这种场合采用反馈或复合校正会更好。