第六章 线性系统的校正方法5详解.ppt

* 对于采用串联校正和反馈校正的控制系统，要提高系统的稳态精度，需要提高开环系统的增益和系统的无差度，这样做往往会导致系统稳定性变坏，甚至使系统不稳定；要提高系统对输人情号的快速跟踪能力，需要系统有更高的通频带，这样会导致对干扰抑制能力变差，特别是一些低频干扰将严重地影响系统的动态性能，为了解决上述矛盾，采用复合校正。 6.4 复合校正 在控制系统主反馈回路内部进行串联校正或局部反馈校正外，有时也采用附加输入前馈校正的复合控制或附加干扰补偿的复合控制。这种开式、闭式的组合校正称复合校正，具有复合校正的控制系统称复合控制系统。开环控制与闭环控制相结合形成一个更完善、具有更优性能的控制系统。 * (1) 附加输入补偿校正的复合控制系统 作用误差为 由上式可见，当取 系统补偿后的误差为零 这种对误差完全补偿的作用称为全补偿 * 例6.8 设复合校正随动系统如图所示，试选择前馈补偿方案和参数，使复合控制系统等效为II型系统。 解 系统的闭环传递函数为 * 选择 ，代入上式可得 设 ，由终值定理可知 则复合控制系统等效为II型系统，在斜坡函数输入时的稳态误差为零。 * (2)附加干扰前馈校正的复合控制系统 ê? 3? á? ′? áa 21 ?t ·? ′ó ±? ?? 21 2a ?t ?? 2? ·′ à? ?a ?? é? ?μ í3 D? 测量元件 被控 对象 前馈 校正 输入量 输出量 控制器 干 扰 量 带扰动前馈补偿的复合控制系统 * 附加干扰补偿的复合控制系统结构图所示，其中， 构成反馈回路， 为附加干扰补偿的补偿装置 系统的输出为 若选择补偿装置的传递函数 则有 完全消除了干扰对系统输出的影响。 * 例6.9 设按扰动补偿的复合校正随动系统如图所示，试选取前馈补偿装置 ，使系统输出不受扰动影响。 解 按双通道相消得原则，实现完全补偿，有 * 从物理实现性考虑，取 则 在物理上能够实现，且达到近似补偿要求，即在扰动信号作用的主要频段内进行了全补偿。 则可实现稳态补偿，即在稳态时，系统输出完全不受扰动的影响，它在物理上更易于实现。 若取 由上述分析可知，采用前馈补偿，首先要求扰动信号可以测量，其次要求前馈补偿装置在物理上是可以实现的，并力求简单。在实际应用中，多采用近似全补偿或稳态全补偿的方案。 * 6.5 PID控制器的设计 KP：比例增益 Ti：积分常数 ? ：微分常数 工程上常用 常规控制器 PID控制器 * 常规控制（调节）器的几种基本形式： PID控制器各部分作用及性能指标： * （1） PD（比例微分）控制器 PD有源校正网络 * PD控制器 相位超前 超前网络 PD 控制器 影响系统： （1）改善控制系统动态性能 降低系统的超调量 、上升时间、调节时间 增加系统频宽 、相位裕度、幅值裕度 （2）降低系统抗高频干扰 * （2） PI（比例积分）控制器 PI有源校正网络 * PI控制器 相位滞后 滞后网络 PI 控制器 影响系统： （1）增加系统的超调量 、上升时间、调节时间 （2）降低系统的频宽、相位裕度、幅值裕度 （3）提高系统稳态性能（精度）ess （4）增强系统抗高频干扰 * （3） PID（比例-积分-微分）控制器 PID有源校正网络 * 滞后－超前网络 * PID 控制器(调节器)影响系统 （相当于PI+PD共同作用） （1）提高系统稳态精度 （低频段PI） （2）改善系统动态性能 （中频段PD） 增加系统频宽 、相位裕度、幅值裕度 降低系统的超调量 、调节时间 （3）降低系统抗高频干扰 （高频段） * 系统被控对象模型参数不准时，通过实验方法确定控制器参数较为有效。下面介绍的一些整定方法都是基于对工业对象的动态特性作了某种简单的假设而提出的，因此，由这些整定方法得到的参数值在使用时不一定是最好的，在投入运行时，可以在这些值附近做一些调整，以达到更好的控制效果。 工程上PID控制参数的整定通常有下面三种方法： （1）试凑法 （2）临界比例度法确定控制器参数 （3）按阶跃响应法整定参数 * 试确定 和 取值，使系统的单位阶跃输入下的超调量 例题6.10 设单位负反馈系统，其开环传递函数为 其中 调节时间 解：由题意可知 ?=0.1和T=0.1 根据表6.2可知，系统控制器输出为 * 由上式可知，系统控制器的传递函数为 系统的开环传递函数为 * 例题6.1