系統(tǒng)的設(shè)計與校正問題.ppt

系統(tǒng)的設(shè)計與校正問題,鄒斌 上海大學(xué) 自動化系 地 址:上海市延長路149號 郵政編碼：200072 電子郵件: ZouB 電 話:第六章 線性系統(tǒng)的校正方法,校正的含義,校正的目的：設(shè)計控制器使系統(tǒng)滿足給定的性能,不可變部分,性能如何描述？ 控制器的設(shè)計：傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 選擇,校正的任務(wù),根據(jù)被控對象以及控制要求，選擇適當(dāng)?shù)目刂破骷翱刂埔?guī)律設(shè)計一個滿足給定性能指標(biāo)的控制系統(tǒng)。,校正(補(bǔ)償)：通過改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，或在系統(tǒng)中增加附加裝置或元件對已有的系統(tǒng)（固有部分）進(jìn)行再設(shè)計使之滿足性能要求。,控制系統(tǒng)的設(shè)計本質(zhì)上是尋找合適的校正裝置,(校正裝置),校正方式,串聯(lián)校正,并聯(lián)校正（反饋校正）,復(fù)合（前饋、順饋）校正,控制系統(tǒng)的性能指標(biāo),穩(wěn)定性 代數(shù)判據(jù) 頻率判據(jù) 動態(tài)性能 調(diào)節(jié)時間 超調(diào)量 穩(wěn)態(tài)性能 穩(wěn)態(tài)誤差 誤差系數(shù),截止頻率 諧振頻率,相穩(wěn)定裕度 幅穩(wěn)定裕度 諧振峰值,穩(wěn)態(tài)誤差與誤差系數(shù)有什么差別？,常用校正裝置及特點,校正裝置,無源校正裝置,有源校正裝置,無相移校正裝置,相位超前校正裝置,相位滯后校正裝置,相位滯后超前校正裝置,無相移校正裝置,相位超前校正裝置,相位滯后校正裝置,相位滯后超前校正裝置,超前校正,1、傳遞函數(shù),2、實現(xiàn)形式,超前校正的特點,整個系統(tǒng)的開環(huán)增益下降 倍。為滿足穩(wěn)態(tài)精度的要 求，必須提高放大器的增益予以補(bǔ)償。,在整個頻率范圍內(nèi)都產(chǎn)生相位超前。,轉(zhuǎn)角頻率1/T，/T的幾何中點, m =20時， m65,高通濾波特性， 值過大對抑制系統(tǒng)高頻噪聲不利。,相位超前 系統(tǒng)帶寬 動態(tài)性能 噪聲,為保持較高的系統(tǒng)信噪比，通常選擇10(此時m=55)。,最大超前角,超前校正的特點,使中頻段斜率減小,在1/T 和/T間引入相位超前,校正前,校正后,校正裝置,穩(wěn)態(tài)性能不變,動態(tài)性能變好,超前校正的特點,滯后校正,1、傳遞函數(shù),2、實現(xiàn)形式,滯后校正,開環(huán)對數(shù)頻率特性的中高頻部分增益交界頻率 穩(wěn)定裕量,串聯(lián)校正時,開環(huán)對數(shù)頻率特性的低頻部分穩(wěn)態(tài)精度,滯后校正特點,越大，相位滯后越嚴(yán)重。 應(yīng)盡量使產(chǎn)生最大滯后相角的頻率m遠(yuǎn)離校正后系統(tǒng)的幅值穿越頻率c，否則會對系統(tǒng)的動態(tài)性能產(chǎn)生不利影響。常取,對于穩(wěn)定的系統(tǒng) 提高穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確度，1/T 和1/T 向左遠(yuǎn)離c，使c附 近的相位不受滯后環(huán)節(jié)的影響。,對于不穩(wěn)定的系統(tǒng) 增益降低使得c減小。,滯后校正裝置實質(zhì)上是 一個低通濾波器，它對低 頻信號基本上無衰減作用,但能削弱高頻噪聲， 越大，抑制噪聲能力越強(qiáng)。通常選 = 10左右。,校正后,校正裝置,滯后超前校正,1、傳遞函數(shù),2、實現(xiàn)形式,滯后-超前校正,PID與滯后超前,PID校正,滯后-超前校正,滯后超前Bode圖,前半段是相位滯后部分,由于具有使增益衰減的作用，所以允許在低頻段提高增益，以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 后半段是相位超前部分,可以提高系統(tǒng)的相位裕量,加大幅值穿越頻率，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。,