第13讲 反馈控制系统设计10.ppt

《控制工程基础》Basis of Control Engineering 任课教师：李建民 电 话 教学方式：讲授为主 学习方式：听课+自学 第八章 反馈控制系统设计 本次讲授内容 8.1 控制系统设计思想 8.1 控制系统设计思想 1、控制系统设计的目的： 使闭环系统性能满足要求。 8.1 控制系统设计思想 在工程设计中，性能指标是唯一的标准： 满足性能指标的产品就是成功产品 8.1 控制系统设计思想 在工程实践中，只要条件允许，都尽可能通过改进受控对象自身的品质来提高控制系统的性能。 8.1 控制系统设计思想 2、控制系统设计过程 8.1 控制系统设计思想 3、控制系统结构 串联校正 8.1 控制系统设计思想 8.1 控制系统设计思想 3、控制系统结构 串联校正 8.1 控制系统设计思想 8.1 控制系统设计思想 8.1 控制系统设计思想 8.1 控制系统设计思想 8.1 控制系统设计思想 8.1 控制系统设计思想 8.1 控制系统设计思想 4）串联校正环节的基本传递函数 8.1 控制系统设计思想 8.1 控制系统设计思想 5、闭环系统与性能指标 8.1 控制系统设计思想 5、闭环系统与性能指标：二阶系统 8.1 控制系统设计思想 5、闭环系统与性能指标： 主导极点系统 8.1 控制系统设计思想 5、闭环系统与性能指标： 主导极点系统性能指标间对应关系 8.1 控制系统设计思想 6、控制系统设计的核心基础———— 8.1 控制系统设计思想 6、控制系统设计核心基础： 8-2 控制系统指标、参数及其调节回顾 1、时域动态性能指标及其调节 A、动态性能指标（二阶欠阻尼闭环系统） 上升时间 峰值时间 调节时间 超调量 B、动态性能指标/模型参数（闭环系统） C、动态性能指标调节分析 D、频域指标对动态性能指标的调节分析 E、其它措施对动态性能指标的调节分析 3、 附加开环零点（微分型调节） 根轨迹左弯，有利于稳定性，主要用于改善过渡过程，提高相角裕度，产生闭环积分效应。 这些措施已经是校正措施了。接下来还会详细讨论。 5、调节开环增益（比例调节） 主要用于改善稳态精度；对过渡过程和稳定性 的影响，由根轨迹决定。 6、 高阶系统的瞬态模式由闭环极点决定，越远离虚轴，对过渡过程的影响越弱； 7、 各瞬态模式的强度由零、极点相对分布决定，主导极点影响最大，偶极子的影响可以对消、忽视。 2、时域稳态性能指标及其调节 A、稳态性能指标（闭环系统） 误差系数与典型输入有关，总的原则是保证足够大的误差系数。 取不同的 B、稳态性能指标调节分析 由开环参数来调节闭环系统指标！ 1、系统型数V，V ↑→ 系统跟踪能力↑ 系统稳定性↓ （积分调节，根轨右弯） 2、开环增益系数K， （最便捷的调节手段） K ↑→ 系统稳态误差↓，系统稳定性，动态响应受影响 3、扰动补偿 4、提高元件精度 3、系统稳定性与指标、参数的调节 A、S平面内 衰减系数（负实部）δ δ ↑→系统稳定性 ↑ B、开环增益系数K K对稳定性的调节作用，由根轨迹决定。 C、频率域内 提高相角裕度和幅值裕度，有利于稳定性。 D、附加开环零点，有利于稳定性；附加开环极点，不利于稳定性。 4、基于开环看闭环策略的指标、参数和方法 相角裕度 →由开环频率特性分析闭环相对稳定性 幅值裕度 →由开环频率特性分析闭环相对稳定性 截止频率 系统型数V→由开环参数分析闭环稳态误差和稳定性 开环增益系数K →由开环参数分析闭环稳态误差和根轨迹 （附加）开环零、极点→由开环参数分析闭环根轨迹 Nyquist判据→由开环频率特性分析闭环稳定性 8-3 控制系统校正的概念 1、为什么需要校正？ 设计出满足设计要求的