自控提高課件西工大考研請(qǐng)加

1、自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 自自 動(dòng)動(dòng) 控控 制制 原原 理理 教教 學(xué)學(xué) 組組本次課程作業(yè)本次課程作業(yè)(26)5 36, 37(用坐標(biāo)紙用坐標(biāo)紙)自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理 （第（第 26 講）講） 5. 5. 線性系統(tǒng)的頻域分析與校正線性系統(tǒng)的頻域分析與校正 5.1 5.1 頻率特性的基本概念頻率特性的基本概念 5.2 5.2 幅相頻率特性（幅相頻率特性（Nyquist圖）圖） 5.3 5.3 對(duì)數(shù)頻率特性（對(duì)數(shù)頻率特性（Bode圖）圖） 5.4 5.4 頻域穩(wěn)定判據(jù)頻域穩(wěn)定判據(jù) 5.5 5.5 穩(wěn)定裕度穩(wěn)定裕度 5.6 5.

2、6 利用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能利用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能 5.7 5.7 閉環(huán)頻率特性曲線的繪制閉環(huán)頻率特性曲線的繪制 5.8 5.8 利用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能利用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能 5.9 5.9 頻率法串聯(lián)校正頻率法串聯(lián)校正 自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理5.9 5.9 頻率法串聯(lián)校正頻率法串聯(lián)校正 5.9.1 5.9.1 串聯(lián)超前校正串聯(lián)超前校正 5.9.2 5.9.2 串聯(lián)遲后校正串聯(lián)遲后校正 5.9.3 5.9.3 串聯(lián)遲后超前校正串聯(lián)遲后超前校正 5.9.4 5.9.4 串聯(lián)串聯(lián)PID校正校正 （第（第 26 講）講）5.9 5.9 頻率法串聯(lián)校正頻率法串聯(lián)校正（1

3、 1）校正：校正：采用適當(dāng)方式，在系統(tǒng)中加入一些結(jié)構(gòu)和參數(shù)可調(diào)整采用適當(dāng)方式，在系統(tǒng)中加入一些結(jié)構(gòu)和參數(shù)可調(diào)整 的裝置（校正裝置），用以改善系統(tǒng)性能，使系統(tǒng)滿的裝置（校正裝置），用以改善系統(tǒng)性能，使系統(tǒng)滿 足指標(biāo)要求。足指標(biāo)要求。校正方式：校正方式： 串聯(lián)校正，串聯(lián)校正， 反饋校正，反饋校正， 復(fù)合校正復(fù)合校正5.9 5.9 頻率法串聯(lián)校正的過程頻率法串聯(lián)校正的過程（2 2）頻率法串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)過程頻率法串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)過程合理確定性能指標(biāo)合理確定性能指標(biāo)有重點(diǎn)地照顧各項(xiàng)指標(biāo)要求；有重點(diǎn)地照顧各項(xiàng)指標(biāo)要求；不要追求不切實(shí)際的高指標(biāo)。不要追求不切實(shí)際的高指標(biāo)。5.9 5.9 頻率法串聯(lián)校正的基本原

4、理頻率法串聯(lián)校正的基本原理（3 3）中頻段中頻段三頻段理論三頻段理論高頻段高頻段低頻段低頻段對(duì)應(yīng)性能對(duì)應(yīng)性能希望形狀希望形狀L(w w)系統(tǒng)抗高頻干擾的能力系統(tǒng)抗高頻干擾的能力開環(huán)增益開環(huán)增益 K系統(tǒng)型別系統(tǒng)型別 v穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)誤差 ess截止頻率截止頻率 w wc相角裕度相角裕度 g g動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)性能陡，高陡，高緩，寬緩，寬低，陡低，陡頻段頻段 三頻段理論：為我們改變系統(tǒng)頻率特性，進(jìn)而三頻段理論：為我們改變系統(tǒng)頻率特性，進(jìn)而 改善系統(tǒng)性能提供了原則和方向。改善系統(tǒng)性能提供了原則和方向。00 st5.9.1 5.9.1 串聯(lián)超前校正串聯(lián)超前校正（1 1）5.9.1 5.9.1 串聯(lián)超前校正串

5、聯(lián)超前校正22112121( )( )1( )11ccrUsRRG sRUsRRC sCR sRRC s (1) (1) 超前網(wǎng)絡(luò)特性超前網(wǎng)絡(luò)特性1)1()1()1()1(2121121221211211212 sRRCRRsCRRRRRRsCRRsCRRRsCRRsCRR111 TsaTsa1221 RRRa2121RRCRRT 1( )( )1ccaTsa G sG sTs 5.9.1 5.9.1 串聯(lián)超前校正串聯(lián)超前校正（2 2）aaTTHlg2011lg20 (1)(1)超前網(wǎng)絡(luò)特性超前網(wǎng)絡(luò)特性221)1(arctan)arctan()arctan()(w ww ww ww ww w

6、aTaTTaT mma sin1sin1 aLmlg10)( w w1( )1caTsG sTs )1( a0)( w ww w dd 0)(tan w w w wdd0)1(1)1(1)1(2222222 w ww ww ww ww waTaTaTaTaTddTam1 w waaaTaTTamm211)1()(tan122 w ww ww ww w 11()arctanarcsin12mmaaaa w w 可解出可解出5.9.1 5.9.1 串聯(lián)超前校正串聯(lián)超前校正（3 3）(1)(1)超前網(wǎng)絡(luò)特性超前網(wǎng)絡(luò)特性mma sin1sin1 11arcsin aam 超前網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：相角超前，幅值增

7、加超前網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：相角超前，幅值增加 一級(jí)超前網(wǎng)絡(luò)最大超前角為一級(jí)超前網(wǎng)絡(luò)最大超前角為60 最有效的最有效的 10 , 4 a5.9.1 5.9.1 串聯(lián)超前校正串聯(lián)超前校正（4 4）(2)(2) 串聯(lián)超前校正串聯(lián)超前校正 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì) 利用超前網(wǎng)絡(luò)相角超前特性提高系統(tǒng)的相角裕度利用超前網(wǎng)絡(luò)相角超前特性提高系統(tǒng)的相角裕度*,g gw wcsse超前校正步驟超前校正步驟 ( (設(shè)給定指標(biāo)設(shè)給定指標(biāo) ) )aammlg10,sin1sin1 D C B A )(sGc*sseK 由由)(0sG)(0w wL0cw w0g g 由由)105(0* g gg g m 確定確定 作圖設(shè)計(jì)作圖設(shè)計(jì))()()(0

8、sGsGsGc g gw wc是否滿足要求是否滿足要求驗(yàn)算驗(yàn)算均不足均不足 ,00g gw wc5.9.1 5.9.1 串聯(lián)超前校正串聯(lián)超前校正（5 5）舉例舉例1 15.9.1 5.9.1 串聯(lián)超前校正串聯(lián)超前校正（7 7）舉例舉例2 2課程小結(jié)課程小結(jié)5.9.15.9.1 串聯(lián)超前校正串聯(lián)超前校正適用：適用：*00,ccw ww wg gg g 實(shí)質(zhì)：利用超前網(wǎng)絡(luò)相角超前特性提高系統(tǒng)的相角裕度實(shí)質(zhì)：利用超前網(wǎng)絡(luò)相角超前特性提高系統(tǒng)的相角裕度步驟：步驟：D C B A )(sGc*sseKaammlg10,sin1sin1 )105(0* g gg g m 作圖設(shè)計(jì)作圖設(shè)計(jì))()()(0sGsGsGc ,cw wg g驗(yàn)算驗(yàn)算)(0sG)(0w wL0cw w0g g效果：效果：,cw