《自动控制理论教学课件》第六章 自动控制系统的校正.ppt

全补偿条件(1)物理实现非常困难，工程实践中大多 采用部分补偿。 B. 等效开环传函 C. 部分补偿方法 ① 未加入前馈补偿时 设 ，则： —— (2) ② 设 ，即加入微分前馈补偿 (3) 取 ，即 ，则： 等效开环传函： 可见，经 前馈补偿后，开环系统从Ⅰ型变 为Ⅱ型，另外，比较式(2)、(3)可知，前馈补偿并未改变 系统的稳定性。 ③ 设 ，则： ——(4) 取 ，则： ④ 前馈补偿加在某环节前 等效开环传函： 可见，经 前馈补偿后，开环系统从 Ⅰ型变为Ⅲ型，另外，比较式(2)、(4)可知，前馈补偿并未 改变系统的稳定性。 全补偿条件： 全补偿条件(5)物理实现相当困难，工程实践中大多采用近似补偿，或稳态全补偿。 2、反馈与抗扰动前馈复合控制 全补偿条件： —— (5) 此时 与 无关 例6-8：设按扰动补偿的复合校正随动系统如下图所示。图中，K1为综合放大器的传递函数， 为滤波器的传递函数， 为伺服电机的传递函数， 为负载转矩扰动。试设计前馈补偿装置 ，使系统输出不受扰动影响。 解：由上图可见，扰动对系统输出的影响由下式描述： 令： 系统输出便可不受负载转矩扰动的影响。但是由于 的分子次数高于分母次数，故不便于物理实现。 若令 ，则 在物理上能够 实现，且达到近似全补偿要求，即在扰动信号作用的主要 频段内进行了全补偿。 此外，若取 ，则由于扰动对输出影响的表 3、讨论 ① 以上结果在理想的零极点对消下得到，元件参数变化， 完全对消不可能。 ③ 设计得当能兼顾动静态特性，是一种高级控制。 ② 的分子阶数高于分母阶数，物理上精确实 现不可能，只能是近似补偿。 达式可见：在稳态时，系统输出完全不受扰动的影响。这 就是所谓稳态全补偿，它在物理上更易于实现。 * * 11.25 * 11.17 * 一般仅适用于最小相位系统。 * 剪切频率增大，闭环系统带宽变大，响应速度加快。 * 11.30 * 11.19 由 得： 解：① ，待校正系统的伯德图如 上图所示。 ② 绘制期望开环对数幅频特性 Ⅰ、过 作斜率为 的中频段； Ⅱ、选取 ，根据期望特性的低、 高频段应与未校正系统特性一致，绘制衔接频段。 ③ 由 减去 得到 的对数幅频特性如上图。它表明 为串联相位滞后 — 超前校正装置。 式中： 未校正系统在 处的增益为： 期望特性在 处的增益为： ④ 校正后系统的开环传函为： ⑤ 相角裕度检验 符合要求！ * 四、串联综合法校正 工程设计法期望特性： 令 得： 即 为 的几何中心 若记 为中频段宽度，则： 根据系统的伯德图可得： 圆心： 半径： 注意到等M 圆 取： 上式说明 ，且往往有 又 中频段宽度 ，谐振峰值 、相角裕度 均是描述系统阻尼程度的指标。 将 及 代入上式得： 将 代入 得： 例6-7：设控制系统的传递函数为 绘制系统期望特性。 要求系统满足性能指标： ① 误差系数 ；② 超调量 ； ③