线性控制系统的校正.ppt

2、微分(D)控制规律 其中Td为微分时间常数。具有微分控制规律的控制器，称为微分(D)控制器。-900-1800900微分控制可以增大截止频率和相角裕度，减小超调量和调节时间，提高系统的快速性和平稳性。但单纯微分控制会放大高频扰动，通常不单独使用。3、比例-微分(PD)控制规律*比例-微分控制可以增大截止频率和相角裕度，减小超调量和调节时间，提高系统的快速性和平稳性。具有比例-微分控制规律的控制器，称为比例-微分(PD)控制器。其中Kp为比例系数，Td为微分时间常数。Kp和Td都是可调的参数。900讨论：*STEP5STEP4STEP3STEP2STEP1PD控制器中的微分控制规律，能反映输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号。增加系统的阻尼程度，改善系统的稳定性。增加一个－1/Td的开环零点，使系统的相角裕量增加，有助于系统动态性能的改善。微分控制只对动态过程起作用，而对常值稳态过程没有影响，且对系统噪声非常敏感。单一的微分控制器不宜与被控对象串联起来单独使用。一般以PD或PID控制器的形式应用于实际的控制系统。主讲人：罗小元燕山大学电气学院自动化系Email:第六章线性控制系统的校正主要内容*系统校正设计基础PID控制-积分控制规律相位超前/迟后校正装置及其特性串联校正相位超前校正、相位滞后校正、相位超前-滞后校正反馈校正STEP4STEP3STEP2STEP1积分(I)控制规律 具有积分控制规律的控制器，称为积分(I)控制器。其中Ti为可调比例系数。由于积分控制器的积分作用，当输入信号消失后，输出信号有可能是一个不为零的常量。-900-1800积分控制可以增强系统抗高频干扰能力。故可相应增加开环增益，从而减少稳态误差。但纯积分环节会带来相角滞后，减少了系统相角裕度，通常不单独使用。讨论：*1积分控制可以提高系统的型别（无差度），有利于系统稳态性能的提高。2积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生90°的相角滞后，对系统稳定性不利。3在控制系统的校正设计中，通常不宜采用单一的积分控制器。030201比例—积分(PI)控制规律 具有比例—积分控制规律的控制器，称为比例－积分(PI)控制器。其中Kp为可调比例系数，Ti为可调积分时间常数。PI控制器的Bode图0o-45o-90o0-20讨论：*04030102PI控制器相当于在系统中增加一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。增加的极点可以提高系统的型次，消除或减小系统稳态误差，改善系统稳态性能；增加的负实零点可提高系统的阻尼程度，缓和PI控制其极点对系统稳定性产生的影响在实际控制系统中，PI控制器主要用来改善系统稳态性能。比例－积分－微分(PID)控制规律 具有比例－积分－微分控制规律的控制器，称为比例－积分－微分(PID)控制器。若4Td/Ti＜1，则式中Remarks:*030201利用PID控制器校正时，除可使系统的型次提高一级外，还将提供两个负实零点。与PI控制器相比，PID控制器除了同样具有提高系统的稳态性能的优点外，还多提供一个负实零点，从而在提高系统动态性能方面，具有更大优越性。工业过程控制系统中，广泛使用PID控制器。其各部分参数的选择，将在现场调试时最后确定。主讲人：罗小元燕山大学电气学院自动化系Email:第六章线性控制系统的校正主要内容*系统校正设计基础PID控制相位超前/迟后校正装置及其特性串联校正相位超前校正、相位滞后校正、相位超前-滞后校正反馈校正PD校正装置—高通滤波器PID校正装置—带通滤波器PI校正装置—低通滤波器低通滤波器高通滤波器6.3相位超前/迟后校正装置及其特性从滤波器角度无源网络校正装置：6.3.1相位超前校正*无源超前校正网络1.传递函数：其中分度系数的选择*一般选择一般超前网络的作用*注意：超前校正环节不仅改变了BODE图的相角曲线，而且改变了幅值曲线，使幅值剪切频率提高，在新的幅值剪切频率上，原系统的滞后相角就会增大，这就要求超前校正装置产生的相角要相应的增大，为此设计超前相角要有安全裕度。超前校正装置对系统性能有如下影响：减少了开环频率特性在幅值剪切频率上的负斜率，提高了系统的相对稳定性；减少了阶跃响应的超调量；123654不影响系统的稳态性能；上述内容可以归纳为：两少，两高，一不变。提高了系统的频带宽度；提高了开环频率特性在幅值剪切频