自动控制理论第六章控制系统的校正与设计.ppt

第一节系统校正的一般方法2.PD控制器传递函数为：KI=0Kp=R2R1R2ucR1ur+-+∞cR0▽Gc(s)=Kp(1+τs)τ=R1C0L(ω)/dBω+20dB/dec20lgKPΦ(ω)ω0+901τ运算放大器构成的PI控制器第一节系统校正的一般方法3.PI控制器传递函数为：运算放大器构成的PI控制器KD=0R2ucR1ur▽+-+∞cR0ωω20lgK-20dB/decL(ω)/dB0Φ(ω)-9001τ11s+1Gc(s)=Kpτ1sτ1s=R2CτKp=R2R1第一节系统校正的一般方法例系统动态结构图如图所示。要求阶跃信号输入之下无静差，满足性能指标：R(s)C(s)–(T1S+1)(T2S+1)K0τ1S+1τ1SKPγ≥60°ωc≥10T1=0.33T2=0.036K0=3.2解：系统为0型系统，性能不满足要求，引入PI校正。第一节系统校正的一般方法取PI控制器参数：系统固有部分：(0.33s+1)(0.036s+1)3.2G0(s)=ωc=9.5γ=180o-tg-1ωcT1-tg-1ωcT2=88oτ1=T1=0.33Kp=1.320lgKp=2.3dB31τ1~~ωcω’cLc(ω)L0(ω)L(ω)-20dB/dec-40dB/dec27.8ω3L(ω)/dBφc(ω)φ(ω)φ0(ω)γ=88ωΦ(ω)-900-18010020γ=65ωc=13s(0.036s+1)12.6G(s)=γ=65o第一节系统校正的一般方法例调速系统动态结构图如图，要求采用PI校正，使系统阶跃信号输入下无静差，并有足够的稳态裕量。R(s)C(s)–Gc(s)(T1S+1)(T2s+1)(T3S+1)K0T1=0.049T2=0.026Ts=0.00167K0=55.58解:系统固有部分为：第一节系统校正的一般方法(0.049s+1)(0.026s+1)(0.00167s+1)55.58G0(s)=系统伯德图ωφc(ω)φ0(ω)φ(ω)γ=-3.2L(ω)/dBω-2002040Φ(ω)20.459838.5Lc(ω)L(ω)L0(ω)-270-900-180ωcω’cγ`=49.2由图可算出：ωc=208.9γ=-3.2°令：τ1=T1ωc=30选择从图上可知L0(ωc)=31.5dB20lgKp=-31.5dBKp=0.00266=0.0266(0.049S+1)0.049Sγ=49.2o由以上两个例子可见，PI控制器可改善系统的稳态精度，而对动态性能的影响却与其参数的选择有关。当不仅需要改善系统的稳态精度，同时希望系统的动特性也有较大的提高时，就可考虑同时具有PI和PD作用的PID控制器。第一节系统校正的一般方法第一节系统校正的一般方法4.PID控制器ucR1urR2+-+∞c2R0c1▽运算放大器构成的PID控制器Gc(s)=(τ1s+1)(τ2s+1)τs=Kp(1+TIs1+TDs)其中：τ1=R1C1τ2=R2C2τ=R1C2R1C2R1C1+R2C2Kp=ττ1+τ2=TI=τ1+τ2=R1C1+R2C2R1C1R2C2R1C1+R2C2TD=τ1τ2τ1+τ2=第一节系统校正的一般方法PID控制器的伯德图-90090L(ω)/dBΦ(ω)ωω1τ101τ2作业习题：6-1返回6-5第一节系统校正的一般方法6-12第二节控制系统的工程设计方法一、系统固有部分的简化处理二、系统预期频率特性的确定三、校正装置的设计第六章控制系统的校正与设计设计实际系统时，可先对系统固有部分作必要的简化，再将其校正成典型系统的形式。这样可以使设计过程大大简化。第二节控制系统的工程设计方法系统固有部分的简化处理在分析和设计系统之前，首先必需建立固有系统的数学模型，求出系统的传递函数。但实际系统的