線(xiàn)性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正

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1、第六章線(xiàn)性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正第一節(jié)設(shè)計(jì)與校正的基本思想第二節(jié)根軌跡校正法第三節(jié)頻率特性校正法第四節(jié)局部反饋校正第五節(jié)復(fù)合控制校正第一節(jié)設(shè)計(jì)與校正的基本思想控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式校正裝置設(shè)計(jì)與校正的基本方法控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)比例校正裝置的設(shè)計(jì)及存在問(wèn)題穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能及動(dòng)態(tài)性能的綜合設(shè)計(jì)不能同時(shí)滿(mǎn)足指標(biāo)要求解決性能指標(biāo)不足的方法改變校正裝置的形式改變控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)校正裝置校正裝置的數(shù)學(xué)模型根軌跡校正模型單零點(diǎn)校正：零極點(diǎn)超前校正：零極點(diǎn)滯后校正：頻域校正模型超前校正：滯后校正：校正裝置的物理實(shí)現(xiàn)

2、無(wú)源網(wǎng)絡(luò)、有源網(wǎng)絡(luò)、調(diào)節(jié)器、工業(yè)計(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)與校正的基本方法根軌跡校正法頻域校正法時(shí)域指標(biāo)與閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)位置的關(guān)系閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)在復(fù)平面的位置決定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)——超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和峰值時(shí)間。閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)處的開(kāi)環(huán)增益和系統(tǒng)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)在原點(diǎn)的個(gè)數(shù)(型別)決定了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。校正裝置的形式動(dòng)態(tài)校正裝置：靜態(tài)校正裝置：需要確定的參數(shù)為：零極點(diǎn)坐標(biāo)、根軌跡增益（開(kāi)環(huán)增益）動(dòng)態(tài)校正的思路及參數(shù)計(jì)算解題思路及步驟根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇主導(dǎo)極點(diǎn)位置；取校正裝置Gc(s)=kc繪制根軌跡；確定主導(dǎo)極點(diǎn)不在根軌跡上，且在根軌跡左側(cè)；選擇校正裝置形式并

3、計(jì)算校正裝置的參數(shù)方法一：校正裝置增加零點(diǎn)由相位條件確定零極點(diǎn)坐標(biāo)zc；方法二：校正裝置增加零極點(diǎn)由相位條件確定零極點(diǎn)坐標(biāo)zc，pc。由幅值條件計(jì)算kc檢驗(yàn)校正后的系統(tǒng)性能應(yīng)用舉例：?jiǎn)瘟泓c(diǎn)校正低階系統(tǒng)單零點(diǎn)希望特性法校正思路簡(jiǎn)介由希望極點(diǎn)得希望特征方程；選擇校正裝置，得校正后系統(tǒng)特征方程；聯(lián)立求待定參數(shù)的取值。零極點(diǎn)校正例題：P161-163例6-1靜態(tài)校正的思路及參數(shù)計(jì)算零極點(diǎn)滯后校正裝置性能分析由于零極點(diǎn)構(gòu)成偶極子，則對(duì)根軌跡即動(dòng)態(tài)性能的影響忽略。通過(guò)的比值增大系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，以達(dá)到減小靜態(tài)誤差的目的。校正裝置參數(shù)的

4、計(jì)算在系統(tǒng)滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)性能的前提下，即閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)已經(jīng)確定，若此時(shí)系統(tǒng)的靜態(tài)誤差過(guò)大不滿(mǎn)足性能指標(biāo)的要求時(shí)，串聯(lián)零極點(diǎn)滯后校正裝置。希望開(kāi)環(huán)增益=滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)要求的系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益×Zc/Pc零點(diǎn)位置在靠近虛軸處選擇(非唯一)，極點(diǎn)坐標(biāo)由上述公式確定。對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能影響的校驗(yàn)：利用三角形的余弦定理，一般保證零極點(diǎn)矢量的夾角小于或等于30。例題：P165-167例6-2根軌跡校正法的順序是先動(dòng)態(tài)后靜態(tài)?。?！第三節(jié)頻率特性校正法校正裝置特性分析對(duì)靜態(tài)性能指標(biāo)的校正動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的校正動(dòng)態(tài)超前校正動(dòng)態(tài)滯后校正校正裝置特性分析動(dòng)態(tài)超前校正網(wǎng)絡(luò)

5、BODE曲線(xiàn)特性最大超前角頻率最大超前角最大超前角處的幅值增益動(dòng)態(tài)滯后校正網(wǎng)絡(luò)BODE曲線(xiàn)特性高頻段幅值高頻段相位滯后忽略靜態(tài)校正網(wǎng)絡(luò)對(duì)靜態(tài)性能指標(biāo)的校正校正思路根據(jù)題意對(duì)靜態(tài)指標(biāo)的要求確定校正裝置的型別和增益應(yīng)用舉例已知確定串聯(lián)校正裝置中的kc、c，滿(mǎn)足控制系統(tǒng)速度誤差系數(shù)kv=200。根據(jù)題意對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)性能的要求是：型別為1型，開(kāi)環(huán)增益k=200結(jié)論：取kc=20、c=1滿(mǎn)足靜態(tài)指標(biāo)要求的系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：頻率特性校正法的順序是先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)?。?！0動(dòng)態(tài)超前校正已知滿(mǎn)足靜態(tài)指標(biāo)要求的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，并計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)；若剪

6、切頻率和相角裕量都偏小，一般選擇動(dòng)態(tài)超前校正網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算超前網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償角確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正后的剪切頻率確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)校驗(yàn)：由計(jì)算校正后的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例被控對(duì)象的傳遞函數(shù),對(duì)系統(tǒng)的要求為：，要求單位斜坡擾動(dòng)下的穩(wěn)態(tài)誤差、穿越頻率、相角裕量，試確定校正網(wǎng)絡(luò)的形式及參數(shù)。靜態(tài)校正動(dòng)態(tài)校正過(guò)程計(jì)算性能指標(biāo)；計(jì)算補(bǔ)償角；計(jì)算校正裝置參數(shù)；校驗(yàn)。結(jié)論：動(dòng)態(tài)滯后校正已知滿(mǎn)足靜態(tài)指標(biāo)要求的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，并計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)；若相角裕量偏小而剪切頻率有余，一般選擇動(dòng)態(tài)滯后校正網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)設(shè)計(jì)要求和找

7、尋滿(mǎn)足相角裕量的頻率確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)校驗(yàn)：由計(jì)算校正后的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例單位負(fù)反饋系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，要求進(jìn)行串聯(lián)校正，使校正后的系統(tǒng)相位裕量，在時(shí)，要求，試確定校正網(wǎng)絡(luò)的形式及參數(shù)。靜態(tài)校正動(dòng)態(tài)校正過(guò)程計(jì)算滿(mǎn)足相角裕量要求的頻率；確定校正參數(shù)；校驗(yàn)。結(jié)論：第四節(jié)局部反饋校正局部反饋校正方案的提出局部反饋校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)局部反饋校正效果的定性分析改變開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)，方便串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)；提高抗內(nèi)擾能力；明顯提高控制系統(tǒng)的控制水平。第五節(jié)復(fù)合控制校正復(fù)合控制校正方案的提出復(fù)合

8、控制校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式復(fù)合控制校正效果的定性分析給定輸入前饋—提高測(cè)量值跟蹤給定值能力，改善給定輸入變化時(shí)的動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。擾動(dòng)輸入前饋—提高抗干擾能力，改善擾動(dòng)輸入時(shí)的動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。