線性控制系統(tǒng)的設計與校正

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1、第六章線性控制系統(tǒng)的設計與校正第一節(jié)設計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)復合控制校正第一節(jié)設計與校正的基本思想控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式校正裝置設計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)比例校正裝置的設計及存在問題穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能及動態(tài)性能的綜合設計不能同時滿足指標要求解決性能指標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)學模型根軌跡校正模型單零點校正：零極點超前校正：零極點滯后校正：頻域校正模型超前校正：滯后校正：校正裝置的物理實現(xiàn)

2、無源網(wǎng)絡、有源網(wǎng)絡、調(diào)節(jié)器、工業(yè)計算機。設計與校正的基本方法根軌跡校正法頻域校正法時域指標與閉環(huán)主導極點位置的關系閉環(huán)主導極點在復平面的位置決定系統(tǒng)動態(tài)指標——超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間和峰值時間。閉環(huán)主導極點處的開環(huán)增益和系統(tǒng)開環(huán)極點在原點的個數(shù)(型別)決定了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。校正裝置的形式動態(tài)校正裝置：靜態(tài)校正裝置：需要確定的參數(shù)為：零極點坐標、根軌跡增益（開環(huán)增益）動態(tài)校正的思路及參數(shù)計算解題思路及步驟根據(jù)設計要求選擇主導極點位置；取校正裝置Gc(s)=kc繪制根軌跡；確定主導極點不在根軌跡上，且在根軌跡左側(cè)；選擇校正裝置形式并

3、計算校正裝置的參數(shù)方法一：校正裝置增加零點由相位條件確定零極點坐標zc；方法二：校正裝置增加零極點由相位條件確定零極點坐標zc，pc。由幅值條件計算kc檢驗校正后的系統(tǒng)性能應用舉例：單零點校正低階系統(tǒng)單零點希望特性法校正思路簡介由希望極點得希望特征方程；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。零極點校正例題：P161-163例6-1靜態(tài)校正的思路及參數(shù)計算零極點滯后校正裝置性能分析由于零極點構(gòu)成偶極子，則對根軌跡即動態(tài)性能的影響忽略。通過的比值增大系統(tǒng)的開環(huán)增益，以達到減小靜態(tài)誤差的目的。校正裝置參數(shù)的

4、計算在系統(tǒng)滿足動態(tài)性能的前提下，即閉環(huán)主導極點已經(jīng)確定，若此時系統(tǒng)的靜態(tài)誤差過大不滿足性能指標的要求時，串聯(lián)零極點滯后校正裝置。希望開環(huán)增益=滿足動態(tài)要求的系統(tǒng)開環(huán)增益×Zc/Pc零點位置在靠近虛軸處選擇(非唯一)，極點坐標由上述公式確定。對系統(tǒng)動態(tài)性能影響的校驗：利用三角形的余弦定理，一般保證零極點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態(tài)后靜態(tài)?。。〉谌?jié)頻率特性校正法校正裝置特性分析對靜態(tài)性能指標的校正動態(tài)性能指標的校正動態(tài)超前校正動態(tài)滯后校正校正裝置特性分析動態(tài)超前校正網(wǎng)絡

5、BODE曲線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態(tài)滯后校正網(wǎng)絡BODE曲線特性高頻段幅值高頻段相位滯后忽略靜態(tài)校正網(wǎng)絡對靜態(tài)性能指標的校正校正思路根據(jù)題意對靜態(tài)指標的要求確定校正裝置的型別和增益應用舉例已知確定串聯(lián)校正裝置中的kc、c，滿足控制系統(tǒng)速度誤差系數(shù)kv=200。根據(jù)題意對系統(tǒng)靜態(tài)性能的要求是：型別為1型，開環(huán)增益k=200結(jié)論：取kc=20、c=1滿足靜態(tài)指標要求的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：頻率特性校正法的順序是先靜態(tài)后動態(tài)！??！0動態(tài)超前校正已知滿足靜態(tài)指標要求的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計算動態(tài)指標；若剪

6、切頻率和相角裕量都偏小，一般選擇動態(tài)超前校正網(wǎng)絡；根據(jù)設計要求計算超前網(wǎng)絡的補償角確定校正網(wǎng)絡參數(shù)確定校正網(wǎng)絡參數(shù)確定校正后的剪切頻率確定校正網(wǎng)絡參數(shù)校驗：由計算校正后的動態(tài)性能指標應用舉例應用舉例被控對象的傳遞函數(shù),對系統(tǒng)的要求為：，要求單位斜坡擾動下的穩(wěn)態(tài)誤差、穿越頻率、相角裕量，試確定校正網(wǎng)絡的形式及參數(shù)。靜態(tài)校正動態(tài)校正過程計算性能指標；計算補償角；計算校正裝置參數(shù)；校驗。結(jié)論：動態(tài)滯后校正已知滿足靜態(tài)指標要求的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計算動態(tài)指標；若相角裕量偏小而剪切頻率有余，一般選擇動態(tài)滯后校正網(wǎng)絡；根據(jù)設計要求和找

7、尋滿足相角裕量的頻率確定校正網(wǎng)絡參數(shù)確定校正網(wǎng)絡參數(shù)確定校正網(wǎng)絡參數(shù)校驗：由計算校正后的動態(tài)性能指標應用舉例應用舉例單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，要求進行串聯(lián)校正，使校正后的系統(tǒng)相位裕量，在時，要求，試確定校正網(wǎng)絡的形式及參數(shù)。靜態(tài)校正動態(tài)校正過程計算滿足相角裕量要求的頻率；確定校正參數(shù)；校驗。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環(huán)傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)，方便串聯(lián)校正網(wǎng)絡的設計；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)復合控制校正復合控制校正方案的提出復合

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