西工大、西交大自动控制原理 第六章 线性系统的校正方法_01_系统的设计与校正问题.ppt

控制系统的校正 　　在控制系统的结构、参数确定的条件下，按照对控制系统所提的性能要求，设计、计算附加的校正装置和元件，使系统的性能指标达到要求。 　　第一节　系统的设计与校正问题 校正的概念 性能指标的提出，应符合实际系统的需求与可能。 若性能指标以单位阶跃响应的时域特征量（峰值时间、 超调量、调节时间等）给出，一般采用根轨迹法校正； 若性能指标以系统的频域特征量（相角裕度、谐振峰 值、闭环带宽等）给出，一般采用频率法校正。 　　第一节　系统的设计与校正问题 性能指标 在控制系统实际运行当中，输入信号一般是低频信 号，而噪声信号一般是高频信号。因此，合理选择 带宽是系统设计中一个重要的问题。 通常情况下，一个运行良好的系统， 　1 其相角裕度为45°左右 　2 开环对数幅频特性在中频区的斜率应为-20dB/dec， 　3 同时要求中频区占有一定的频率范围。 　4 过中频区后，要求系统幅频特性迅速衰减，以削弱 　　 噪声对系统的影响。 　　第一节　系统的设计与校正问题 系统带宽的选择 按照校正装置在系统中的连接方式， 控制系统校正方式可分为： 串联校正 反馈校正 前馈校正 复合校正 串联 校正 控制器 对象 反馈 校正 　　第一节　系统的设计与校正问题 校正方式 按输入补偿的前馈校正 前馈 校正 控制器 对象 前馈 校正 控制器 对象 按扰动补偿的前馈校正 　　第一节　系统的设计与校正问题 校正方式 按输入补偿的复合校正 复合 校正 控制器 对象 按扰动补偿的复合校正 复合 校正 控制器 对象 　　第一节　系统的设计与校正问题 校正方式 P控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。 在串联校正中，加大增益可 　1 提高系统开环增益； 　2 减小系统稳态误差； 　3 降低系统相对稳定性，甚至造成系统闭环不稳定。 　　第一节　系统的设计与校正问题 基本的控制规律 比例（Proportion）控制规律 PD控制器中的微分控制规律，能反应输入信号变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性。 串联校正时，可使系统增加一个开环零点，使系统相裕度提高，有助于系统动态性能的提高。 　　第一节　系统的设计与校正问题 基本的控制规律 比例—微分（Proportion-Differential）控制规律 I 控制器的输出信号与输入信号的积分成正比关系。 在串联校正时，采用I控制器可 1 提高系统的型别（无差度），有利于稳态性能提高 2 为系统带来了一个位于原点的开环极点，产生90° 的滞后相角，不利于系统的稳定性。 　　第一节　系统的设计与校正问题 基本的控制规律 积分（Integral）控制规律 串联校正时，PI控制器相当于在系统中增加了一个位于 原点的开环极点，同时也增加了一个位于[S]平面左半平 面的开环零点。 在控制工程实践中，PI控制器主要用来改善控制系统的 稳态性能。 　　第一节　系统的设计与校正问题 基本的控制规律 比例—积分（Proportion-Integral）控制规律 这种组合具有三种基本规律的各自特点。 当PID控制器进行串联校正时，可使系统增加一个位于原 点的开环极点、二个负实零点； 因而除了具有提高系统稳态性能的优点外，还在提高系 统动态性能方面具有更大的优越性。 　　第一节　系统的设计与校正问题 基本的控制规律 比例－积分－微分（PID）控制规律