机械控制工程基础第六章.pptx

第六章系统的性能与校正一、系统的性能指标时域性能指标综合性能指标(误差准则)频域性能指标瞬态性能指标稳态性能指标（稳态误差）延迟时间td；上升时间tr；峰值时间tP；最大超调量MP；调整时间tS(或过渡过程时间)相位裕度?；增益(或幅值)裕度Kg；复现频率?m及复现带宽0～?m；谐振频率?r及谐振峰值Mr；截止频率?b及截止带宽(简称带宽)0～?b。制作：华中科技大学

校正的概念二、系统的校正放大执行被控对象测量K（可调）惟有增益K可调K↑，稳态误差↓，响应加快，但稳定性下降；仅靠增益调整一般难以同时满足所有的性能指标制作：华中科技大学

校正的概念二、系统的校正①原系统（P=0）————不稳定②减小K———稳定，但对稳态性能不利③加入新环节（改变系统的频率特性曲线）————稳定，但不改变稳态性能制作：华中科技大学

校正的概念二、系统的校正①原系统（P=0）————稳定，但相位裕度小，调整时间长减小K，不改变相位裕度②加入新环节————产生正的相移，提高相位裕度制作：华中科技大学

校正的概念二、系统的校正校正（补偿）：在系统中增加新的环节，以改善系统的性能在提高某些性能指标的同时，能保证其它性能指标满足要求；制作：华中科技大学

校正的分类二、系统的校正串联校正：增益调整；相位超前；相位滞后；相位超前—滞后反馈校正顺馈校正：开环复合控制制作：华中科技大学

相位超前校正——使某频段的相位增加三、串联校正dBω－90°－180°dBω－90°－180°－270°不稳定稳定，相位裕度不够制作：华中科技大学

相位超前校正典型物理环节：传递函数：幅频特性：频率特性：相频特性：∠Gc(j?)=?(j?)=arctgT?-arctg?T?＞0制作：华中科技大学

相位超前校正α不同时的Nyquist图：Bode图：(α＝0.1，T=T1,T2,T3)由：有：最大相移处的频率显然（位于两个转折频率的对数中点，即Bode图上的几何中点）最大相移：制作：华中科技大学

相位超前校正设计举例稳态性能指标：单位恒速输入时的稳态误差ess＝0.05；频域性能指标：相位裕度?≥50°，增益裕度20lgKg≥10dB。性能要求：要求的开环增益：未加校正时的频率特性：系统稳定，且增益裕度≥10dB，但相位裕度?＜50°，不满足性能要求。制作：华中科技大学

相位超前校正设计举例需增加的相位超前量：?m＝50°－17°＋5°＝38°由：得到对应的α值约为0.24校正环节在?m点上造成的对数幅频特性的上移量：加入校正环节后，新的剪切频率应为?c＝9s-1故有：T=0.23s；αT＝0.055s制作：华中科技大学

相位超前校正设计举例校正环节的频率特性：原开环增益应调整为：校正后系统的开环传递函数：增大相位裕度，增大带宽，加快响应速度制作：华中科技大学

相位滞后校正——使某频段的相位滞后三、串联校正dBω－0°－90°－180°增大K传递函数：相位滞后校正原理在于保持低频增益不变，而使高频增益下降。而不在于相位滞后效应。制作：华中科技大学

相位滞后校正——使某频段的相位滞后三、串联校正增大K增益（减小稳态误差）的同时保证稳定性和快速性制作：华中科技大学

3.相位滞后—超前校正三、串联校正制作：华中科技大学

PID校正按偏差的比例、积分和微分进行控制PID调节器的一般形式校正环节→调节器→控制器→控制策略→控制算法四、PID校正——有源校正制作：华中科技大学

1.比例环节校正Kp1，则幅频上移，稳态误差减小；wc右移，响应加快，稳定性下降。Kp1，则幅频下移，稳态误差增大；wc左移，响应变慢，稳定性提高。制作：华中科技大学

2.比例微分环节校正由图可知：PD调节器相位超前Kp=1时，相当于导前环节制作：华中科技大学

PD调节器的校正作用1.相位裕度增加，稳定性增强2.wc右移，响应速度提高3.高频增益上升，抗干扰能力减弱制作：华中科技大学

3.比例积分环节校正Kp=1时，相当于积分环节串接导前环节制作：华中科技大学

PI调节器的校正作用校正的作用：1.增加积分环节，提高系统阶次，系统稳态误差减小2.相位裕度减小，稳定性降低(只有在稳定裕度比较大的时候才用)制作：华中科技大学

PID调节器令PI,PD都作用制作：华中科技大学

一般相当于积分环节串接两个导前环节PID调节器制作：华中科技大学

参数转换关系已知Ti、Td、Kp，建立方程组，解出Ti2、Td2、Kp3PID调节器制作：华中科技大学

PID调节器校正作用：1.低频段，积分起作用，减小低频稳态误差2.高频段，微分起作用，