§6.1基本概念和方法;校正:就是在系统中加入一些参数可调的校正装置(也叫补偿装置),从而改善系统结构,使其各项性能指标均能满足工程要求的。;2.系统校正常用的性能指标:;3.校正装置的设计方法;4.常用的校正装置;中频段:ωc附近
对应系统的动态快速性和相对稳定性。
一般要求ωc应适当大一些,以提高系统的响应速度;ωc处的斜率为-20dB/dec,中频宽度H=ω2/ω1=4~20,以满足系统的稳定性γ。;7;校正装置传函及Bode图:两种形式;9;10;11;超前校正装置的设计;【例6.1】设单位反馈系统开环传函为,试设计一串联校正装置,使校正后系统的性能指标满足:;根据已知的γ取:;串联超前校正的特点(优点及使用场所)见P171-172。;§6.3串联滞后校正:φc(ω)<0°,幅频Bode图高频段衰减。;17;作用:
(1)一般设在低频段(ω<<ωc,以躲过负相移),用于在不改变原系统动态性能的前提下,提高系统的稳态精度。
(2)提高系统的相对稳定性,增强抗干扰能力,但动态响应速度会下降。
(3)滞后校正主要用于需要改善稳态精度的场合,也可以用来提高系统的稳定性,但要以降低快速性为代价。;使用条件:;【例6.2】设单位反馈系统开环传函为,试设计一串联校正装置,使校正后系统的性能指标满足:;串联滞后校正的特点(优点及使用场所)及两种基本串联校正的比较,见P176。;串联超前和滞后校正的基本步骤;23;24;特点:
低频段具有滞后校正的特点,高频段具有超前校正的特点。;§6.5PID控制器;PD控制器;PI控制器;PID控制器是工业控制中广泛采用的一种控制方式,在实际应用中,只要合理选择控制器的参数(Kp,Ti,Td),即可全面提高系统的控制性能,实现有效的控制。
PID控制器设计方法见例6-4
PID控制器的实现电路见图6-27;§6.6期望特性法串联校正;(1)绘中频段:ω2~ω3;(3)绘低、中频段之间的过渡段:ω1~ω2;2.期望特性法校正步骤;§6.7反馈校正;反馈校正的原理:
①用反馈校正装置包围原系统前向通道中,影响系统性能改善的一个或多个环节,形成局部反馈环;
②在该反馈为深度负反馈时,开环对数幅频值远远大于1,整个系统的频率特性或局部反馈环的频率特性主要由校正装置决定,而与被校正装置所包围的部分无关;
③在系统设计时,只要合理选择校正装置的结构和参数,就可使系统的频率特性朝着期望的目标变化,从而改善系统性能。;③硬(比例)负反馈可提高系统的快速性;6.5.2反馈校正的设计(工程法);3.复合控制系统(CompoundControlSystem);通道1:C1(s)=G2(s)D(s)
通道2:C2(s)=Gd(s)G1(s)G2(s)D(s);通道1:E1(s)=R(s)
通道2:E2(s)=-Gr(s)G2(s)R(s);【例6.6】一单位反馈的最小相位系统开环对数幅频特性如图所示。其中虚线是未校正的,实线是校正装置的。要求:
(1)求串联校正装置传函Gc(s);
(2)求校正后,使系统闭环稳定时开环增益K的取值范围。;由Lc(ω)求传函。
Lc(ω)→LC(0.1)=30dB=20lgKc/0.1→Kc=3.2;0.10.41231020ω/s-1;0.10.41231020ω/s-1;0.10.41231020ω/s-1;0.41231020ω/s-1;-20dB/dec