華電自動(dòng)控制理論課件8

1、第六章第六章 線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正第一節(jié)第一節(jié) 設(shè)計(jì)與校正的基本思想設(shè)計(jì)與校正的基本思想第二節(jié)第二節(jié) 根軌跡校正法根軌跡校正法第三節(jié)第三節(jié) 頻率特性校正法頻率特性校正法第四節(jié)第四節(jié) 局部反饋校正局部反饋校正第五節(jié)第五節(jié) 復(fù)合控制校正復(fù)合控制校正 線性連續(xù)系統(tǒng)內(nèi)容總結(jié)第一節(jié)第一節(jié) 設(shè)計(jì)與校正的基本思想設(shè)計(jì)與校正的基本思想p控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式p校正裝置校正裝置p設(shè)計(jì)與校正的基本方法設(shè)計(jì)與校正的基本方法控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式p 反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)p 比例校正裝置的設(shè)計(jì)及存在問題比例校正裝置的設(shè)計(jì)及存

2、在問題p通常需要穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能及動(dòng)態(tài)性能的綜合設(shè)計(jì)通常需要穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能及動(dòng)態(tài)性能的綜合設(shè)計(jì)p簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方案和控制器不能同時(shí)滿足綜合指標(biāo)要求簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方案和控制器不能同時(shí)滿足綜合指標(biāo)要求p解決性能指標(biāo)不足的方法解決性能指標(biāo)不足的方法p改變校正裝置的形式改變校正裝置的形式p改變控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改變控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)校正裝置校正裝置p校正裝置校正裝置Gc(s)的數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)模型p根軌跡校正模型根軌跡校正模型（增加開環(huán)零極點(diǎn)改變系統(tǒng)特性）（增加開環(huán)零極點(diǎn)改變系統(tǒng)特性）p單零點(diǎn)校正：?jiǎn)瘟泓c(diǎn)校正：p零極點(diǎn)超前校正：零極點(diǎn)超前校正：p零極點(diǎn)滯后校正：零極點(diǎn)滯后校正：p 頻域校正模型頻域校正模型（增加積分環(huán)節(jié)、

3、超前或滯后網(wǎng)絡(luò)改變系統(tǒng)特性）（增加積分環(huán)節(jié)、超前或滯后網(wǎng)絡(luò)改變系統(tǒng)特性）p超前校正：超前校正：p滯后校正：滯后校正：p校正裝置的物理實(shí)現(xiàn)校正裝置的物理實(shí)現(xiàn) 無源網(wǎng)絡(luò)、有源網(wǎng)絡(luò)、調(diào)節(jié)器、工業(yè)計(jì)算機(jī)。無源網(wǎng)絡(luò)、有源網(wǎng)絡(luò)、調(diào)節(jié)器、工業(yè)計(jì)算機(jī)。) )z z(s(sk k(s)(s)G Gc cc cc c) )p pz z( (0 0) )p p( (s s) )z z( (s sk k( (s s) )G Gc cc cc cc cc cc c0 0) )z zp p, ,z zp p( (0 0) )p p( (s s) )z z( (s sk k( (s s) )G Gc cc cc cc cc

4、 cc cc cc c1 1) )( (a a1 1) )( (T Ts ss s1 1) )( (a aT Ts sk k( (s s) )G Gv vc cc c1 1) )( (a a1 1) )( (a aT Ts ss s1 1) )( (T Ts sk k( (s s) )G Gv vc cc c)11 (sTsTKdip( (s s) )G Gc c設(shè)計(jì)與校正的基本方法設(shè)計(jì)與校正的基本方法p 根軌跡校正法根軌跡校正法p 頻域校正法頻域校正法第二節(jié)第二節(jié) 根軌跡校正法根軌跡校正法p根軌跡校正法的理論依據(jù)根軌跡校正法的理論依據(jù)p時(shí)域指標(biāo)與閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)位置的關(guān)系時(shí)域指標(biāo)與閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)位

5、置的關(guān)系 p校正裝置的形式校正裝置的形式 p根軌跡動(dòng)態(tài)校正法的思路及其校正裝置參數(shù)的計(jì)算根軌跡動(dòng)態(tài)校正法的思路及其校正裝置參數(shù)的計(jì)算 p根軌跡靜態(tài)校正法的思路及其校正裝置參數(shù)的計(jì)算根軌跡靜態(tài)校正法的思路及其校正裝置參數(shù)的計(jì)算 練習(xí)一根軌跡校正法的理論依據(jù)根軌跡校正法的理論依據(jù)p根軌跡方程：根軌跡方程：p相位條件：相位條件： p幅值條件：幅值條件： p通過選擇控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使通過選擇控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使S平面上滿足性能指標(biāo)的點(diǎn)成為根平面上滿足性能指標(biāo)的點(diǎn)成為根軌跡上的點(diǎn)即作為控制系統(tǒng)的希望閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)。軌跡上的點(diǎn)即作為控制系統(tǒng)的希望閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)。p根軌跡上的點(diǎn)應(yīng)該滿足相位條件，而幅值條件

6、則通過根軌跡增益的取根軌跡上的點(diǎn)應(yīng)該滿足相位條件，而幅值條件則通過根軌跡增益的取值確定。由此確定控制參數(shù)（值確定。由此確定控制參數(shù)（Zc、Pc、Kc）。）。 1 1( (s s) )( (s s) )G GG G( (s s) )G G0 0c ck k( (s s) )G G- -1 1) )( (2 2k k( (s s) )G G0 0c c1 1( (s s) )( (s s) )G GG G0 0c c0時(shí)域指標(biāo)與閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)位置的關(guān)系時(shí)域指標(biāo)與閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)位置的關(guān)系v閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)在閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)在復(fù)平面的位置決定系復(fù)平面的位置決定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)超調(diào)超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和峰值時(shí)間。

7、量、調(diào)節(jié)時(shí)間和峰值時(shí)間。v閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)處的開環(huán)增益和系統(tǒng)開環(huán)極點(diǎn)在原點(diǎn)的個(gè)數(shù)閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)處的開環(huán)增益和系統(tǒng)開環(huán)極點(diǎn)在原點(diǎn)的個(gè)數(shù)(型別型別)決定了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。決定了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。 等超調(diào)線等調(diào)節(jié)時(shí)間線等峰值時(shí)間線S平面平面根軌跡法校正時(shí)校正裝置的形式根軌跡法校正時(shí)校正裝置的形式) )z z(s(sk k(s)(s)G Gc cc cc c) )p pz z( (0 0) )p p( (s s) )z z( (s sk k( (s s) )G Gc cc cc cc cc cc c0)0)z zp p, ,z zp p(0(0) )p p(s(s) )z z(s(sk k(s)(s)G Gc c

8、c cc cc cc cc cc cc c動(dòng)態(tài)校正裝置：動(dòng)態(tài)校正裝置：靜態(tài)校正裝置：靜態(tài)校正裝置：需要確定的參數(shù)為：需要確定的參數(shù)為： Zc、Pc、Kc （開環(huán)增益）（開環(huán)增益）動(dòng)態(tài)校正的思路及參數(shù)計(jì)算動(dòng)態(tài)校正的思路及參數(shù)計(jì)算解題思路及步驟解題思路及步驟p根據(jù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求選擇主導(dǎo)極點(diǎn)根據(jù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求選擇主導(dǎo)極點(diǎn)S S* *位置；位置；p取校正裝置取校正裝置 Gc(s)=kcGc(s)=kc 繪制根軌跡；繪制根軌跡；p確定主導(dǎo)極點(diǎn)確定主導(dǎo)極點(diǎn)S*不在根軌跡上（檢驗(yàn)不在根軌跡上（檢驗(yàn)S*不滿足相位條件），且在根軌跡左側(cè)；不滿足相位條件），且在根軌跡左側(cè)；p選擇校正裝置形式并計(jì)算校正裝置的參

9、數(shù)選擇校正裝置形式并計(jì)算校正裝置的參數(shù)p方法一：方法一：校正裝置增加零點(diǎn)由相位條件確定零點(diǎn)坐標(biāo)校正裝置增加零點(diǎn)由相位條件確定零點(diǎn)坐標(biāo)z zc c；p方法二：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)校正裝置增加零極點(diǎn)由相位條件確定零極點(diǎn)坐標(biāo)zczc，pcpc。p由幅值條件計(jì)算由幅值條件計(jì)算kckcp檢驗(yàn)校正后的系統(tǒng)性能檢驗(yàn)校正后的系統(tǒng)性能) )z z( (s sk k( (s s) )校校正正裝裝置置形形式式：G Gc cc cc c2 2) )s s( (s s2 21 1) )s s( (0 0. .5 5s s1 1( (s s) )受受控控對(duì)對(duì)象象傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)：G G0 0

10、j j2 22 2置置s s校校正正目目標(biāo)標(biāo)：主主導(dǎo)導(dǎo)極極點(diǎn)點(diǎn)位位2, 1) )p pz z(0(0) )p p(s(s) )z z(s(sk k(s)(s)G G; ;c cc cc cc cc cc c應(yīng)應(yīng)用用舉舉例例若在根軌跡上？若在根軌跡上？ 直接確定直接確定主導(dǎo)主導(dǎo)極點(diǎn)極點(diǎn)S*處處kc的取值。的取值。單零點(diǎn)校正單零點(diǎn)校正j2。j2。2 20，特征根為s0，特征根為s8 84s4s程為s程為s校驗(yàn)：校正后的特征方校驗(yàn)：校正后的特征方2)2)s(ss(s) )2(s2(s(s)(s)(s)G(s)GG G校正后的校正后的) )(s(s(s)(s)校正裝置為：G校正裝置為：G1 1) )z

11、 z2(s2(s2)2)s(ss(sk k：由幅值條件計(jì)算k由幅值條件計(jì)算k4 4點(diǎn)坐標(biāo)：z點(diǎn)坐標(biāo)：z作圖利用三角形確定零作圖利用三角形確定零45452)2)(s(ss s180180) )z z(s(s點(diǎn)的角增量：點(diǎn)的角增量：由相角條件計(jì)算開環(huán)零由相角條件計(jì)算開環(huán)零1 12)2)s(ss(s) )z z(s(s2k2k(s)(s)(s)G(s)GG G系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：) )z z(s(sk k(s)(s)設(shè)校正裝置為：G設(shè)校正裝置為：G1,21,22 20 0c cc cj2j22 2s sc cc cc cc cj2j22 2s sj2j22 2s sj2j22 2

12、s sc cc cc c0 0c cc cc cc c44開環(huán)傳遞函數(shù)：開環(huán)傳遞函數(shù)：方法二：低階系統(tǒng)單零點(diǎn)希望特性法校正方法二：低階系統(tǒng)單零點(diǎn)希望特性法校正p由希望極點(diǎn)得希望特征方程；由希望極點(diǎn)得希望特征方程；p選擇校正裝置，得校正后系統(tǒng)特征方程；選擇校正裝置，得校正后系統(tǒng)特征方程；p聯(lián)立求待定參數(shù)聯(lián)立求待定參數(shù)Zc、 Kc的取值。的取值。2j-20-Zc=-4S*S*+ZcS* +2 S*系統(tǒng)型別1型；開環(huán)增益為4。S平面平面零極點(diǎn)校正零極點(diǎn)校正j2。j2。2 20，特征根為s0，特征根為s8 84s4s程為s程為s校驗(yàn)：校正后的特征方校驗(yàn)：校正后的特征方) )s(ss(s(s)(s)(s

13、)G(s)GG G校正校正4)4)(s(s2)2)(s(sk k(s)(s)校正裝置為：G校正裝置為：G4 42)2)2(s2(s4)4)2)(s2)(ss(ss(sk k：由幅值條件計(jì)算k由幅值條件計(jì)算k4。4。2，p2，pz z弦定理確定零點(diǎn)坐標(biāo)：弦定理確定零點(diǎn)坐標(biāo)：角平分線法作圖利用正角平分線法作圖利用正45452)2)(s(ss s180180) )p p(s(s- -) )z z(s(s極點(diǎn)的角增量：極點(diǎn)的角增量：由相角條件計(jì)算開環(huán)零由相角條件計(jì)算開環(huán)零1 1) )p p2)(s2)(ss(ss(s) )z z(s(s2k2k(s)(s)(s)G(s)GG G系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)

14、開環(huán)傳遞函數(shù)為：) )p p(s(s) )z z(s(sk k(s)(s)設(shè)校正裝置為：G設(shè)校正裝置為：G1,21,22 20 0c cc cc cj2j22 2s sc cc cc cc cj2j22 2s sj2j22 2s sj2j22 2s sc cc cc cc cc c0 0c cc cc cc cc c48后的開環(huán)傳遞函數(shù)為：后的開環(huán)傳遞函數(shù)為：自學(xué)： 例6-12j-20-PcSS+ZcS-ZcS+PcbBaAsinsin注意：零極點(diǎn)校正為多解題注意：零極點(diǎn)校正為多解題S平面平面系統(tǒng)型別1型；開環(huán)增益為2。靜態(tài)校正的思路及參數(shù)計(jì)算靜態(tài)校正的思路及參數(shù)計(jì)算p零極點(diǎn)滯后校正裝置性能分

15、析零極點(diǎn)滯后校正裝置性能分析 p 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。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。p通過比值增大系統(tǒng)的開環(huán)增益，以達(dá)到減小靜態(tài)誤差的目的。通過比值增大系統(tǒng)的開環(huán)增益，以達(dá)到減小靜態(tài)誤差的目的。p校正裝置參數(shù)的計(jì)算校正裝置參數(shù)的計(jì)算p在系統(tǒng)滿足動(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)的在系統(tǒng)滿足動(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)誤差過大不滿足性能指標(biāo)的要求時(shí)，串聯(lián)零極點(diǎn)滯后校正裝置。靜態(tài)誤差過大不滿足性能指標(biāo)的要求時(shí)，串聯(lián)零極點(diǎn)滯后校正裝置。p希望開環(huán)增益希望開環(huán)增益=滿足動(dòng)態(tài)要求的系統(tǒng)開環(huán)增益滿足動(dòng)

16、態(tài)要求的系統(tǒng)開環(huán)增益Zc/Pcp零點(diǎn)位置在靠近虛軸處選擇零點(diǎn)位置在靠近虛軸處選擇(非唯一非唯一) ，極點(diǎn)坐標(biāo)由上述公式確定。，極點(diǎn)坐標(biāo)由上述公式確定。p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量的夾角小于或等于30。 0)0)z zp p, ,z zp p(0(0) )p p(s(s) )z z(s(sk k(s)(s)G Gc cc cc cc cc cc cc cc c2 2B BC Cc co os sa aC CB BA A2 22 22 2自學(xué)： 例6-2根軌跡校正法的順序根軌跡

17、校正法的順序是先動(dòng)態(tài)后靜態(tài)！是先動(dòng)態(tài)后靜態(tài)！zcpcsS平面平面第三節(jié)第三節(jié) 頻率特性校正法頻率特性校正法p校正裝置特性分析校正裝置特性分析p對(duì)靜態(tài)性能指標(biāo)的校正對(duì)靜態(tài)性能指標(biāo)的校正p動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的校正動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的校正p動(dòng)態(tài)超前校正動(dòng)態(tài)超前校正p動(dòng)態(tài)滯后校正動(dòng)態(tài)滯后校正p滯后滯后-超前校正超前校正練習(xí)二校正裝置特性分析校正裝置特性分析p動(dòng)態(tài)超前校正網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)超前校正網(wǎng)絡(luò)pBODE曲線特性曲線特性p最大超前角頻率最大超前角頻率p最大超前角最大超前角p最大超前角處的幅值增益最大超前角處的幅值增益p動(dòng)態(tài)滯后校正網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)滯后校正網(wǎng)絡(luò)pBODE曲線特性曲線特性p高頻段幅值高頻段幅值p高頻段相位滯后忽略高

18、頻段相位滯后忽略p靜態(tài)校正網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)校正網(wǎng)絡(luò)1 1) )( (T Ts s1 1) )( ( T Ts s( (s s) )G Gc c1 1) )( ( T Ts s1 1) )( (T Ts s( (s s) )G Gc cT T 1 1 mm1 1 1 1 s si in n 1 1mm1 10 0l lg g ) )L L( ( mm2 20 0l lg g ) )T T1 1L L( ( c cc cs sk k1)1)(a(a1)1)(Ts(Tss s1)1)(aTs(aTsk k(s)(s)G Gv vc cc c1 1) )( (a aT Ts ss s1 1) )( (T Ts

19、 sk k( (s s) )G Gv vc cc c0 0) )T T1 1 ( ( 對(duì)靜態(tài)性能指標(biāo)的校正對(duì)靜態(tài)性能指標(biāo)的校正p校正思路校正思路根據(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p應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 已知已知 確定串聯(lián)校正裝置確定串聯(lián)校正裝置 中的中的kc、c，滿足控制系統(tǒng)速度誤差系數(shù)，滿足控制系統(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，開環(huán)增益型，開環(huán)增益k=200 結(jié)論：結(jié)論： 取取kc=20、c=1 滿足靜態(tài)指標(biāo)要求的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：滿足靜態(tài)指標(biāo)要求的系統(tǒng)

20、開環(huán)傳遞函數(shù)為：c cc cs sk k頻率特性校正法的順序頻率特性校正法的順序是先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)！是先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)！01 1) )1 1) )( (5 5s s( (2 20 0s s1 10 0( (s s) )G G0 0c cc cs sk k1 1) )1 1) )( (5 5s ss s( (2 20 0s s2 20 00 0( (s s) )G G( (s s) )( (s s) )G GG Gs sk k( (s s) )( (s s) )G GG Gc c0 0c cc cc c0 0c c動(dòng)態(tài)超前校正動(dòng)態(tài)超前校正p已知滿足靜態(tài)指標(biāo)要求的開環(huán)傳遞函數(shù)已知滿足靜態(tài)指標(biāo)要求的開環(huán)傳遞

21、函數(shù) ，并計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)；，并計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)； p若剪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)若剪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) ；p根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算超前網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償角根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算超前網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償角p確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù) p確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)p確定校正后的剪切頻率確定校正后的剪切頻率p確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)p校驗(yàn)：由校驗(yàn)：由 計(jì)算校正后的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算校正后的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)1 1TsTs1 1TsTs(s)(s)G Gc c(s)(s)G Gs sk k0 0c cc c)8(5 5 r r* *r r )11sin(1aas si i

22、n n1 1s si in n1 1c cc c 0 01 10 0l lg g ) ) L L( ()1(Tamc cm m1 11 1T T(s)(s)G G1 1TsTs1 1aTsaTsS Sk k0 0v vc c應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例P163例例6-3 被控對(duì)象的傳遞函數(shù)被控對(duì)象的傳遞函數(shù),對(duì)系統(tǒng)的要求為：對(duì)系統(tǒng)的要求為： ，要，要求單位斜坡擾動(dòng)下的穩(wěn)態(tài)誤差求單位斜坡擾動(dòng)下的穩(wěn)態(tài)誤差 、穿越頻率、穿越頻率 、相角裕量、相角裕量 試確定校正網(wǎng)絡(luò)的形式及參數(shù)。試確定校正網(wǎng)絡(luò)的形式及參數(shù)。p靜態(tài)校正靜態(tài)校正p動(dòng)態(tài)校正過程動(dòng)態(tài)校正過程 計(jì)算性能指標(biāo)；計(jì)算性能指標(biāo)； 計(jì)算補(bǔ)償角；計(jì)

23、算補(bǔ)償角； 計(jì)算校正裝置參數(shù)；校驗(yàn)。計(jì)算校正裝置參數(shù)；校驗(yàn)。p結(jié)論：結(jié)論：( (s s) )G G1 1) )1 1) )( (0 0. .0 00 01 1s ss s( (0 0. .1 1s s1 10 00 00 0( (s s) )( (s s) )G GG G; ;( (s s) )G Gs s1 10 00 0( (s s) )G G1 10 00 00 0k k0 0. .0 00 01 1k k1 1入入下下的的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)誤誤差差e e1 1型型系系統(tǒng)統(tǒng)，單單位位斜斜坡坡輸輸c c0 0c cc cc cs ss s1 10 0. .0 00 01 1s s1 10 0. .1

24、 1s s1 10 0( (s s) )G G0 00 0. .1 1%e es ss s1 15 50 0r ra ad d/ /s s c c4 45 5 1 10.00202s0.00202s1 10.01703s0.01703ss s1001001 1TsTs1 1 TsTss sk k(s)(s)G Gs sk k(s)(s)G Gc cc cc cc cc cc c動(dòng)態(tài)滯后校正動(dòng)態(tài)滯后校正p已知滿足靜態(tài)指標(biāo)要求的開環(huán)傳遞函數(shù)已知滿足靜態(tài)指標(biāo)要求的開環(huán)傳遞函數(shù) ，并計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)；，并計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)； p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)若相角裕量偏小而剪切頻率有余，

25、一般選擇動(dòng)態(tài)滯后校正網(wǎng)絡(luò) ；p根據(jù)設(shè)計(jì)要求和根據(jù)設(shè)計(jì)要求和 找尋滿足相角裕量的頻率找尋滿足相角裕量的頻率p確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù) p確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)p確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)p校驗(yàn)：由校驗(yàn)：由 計(jì)算校正后的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算校正后的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)( (s s) )G Gs sk k0 0c cc c1 1 T Ts s1 1T Ts s( (s s) )G Gc c 0 02 20 0l lg g ) ) L L( (c c) ) 1 10 01 15 51 1( (T T1 1c c ) ) ( ( 1 18 80 0 * * c cc c( (s s) )G

26、Gs sk k0 0c cc c( (s s) )G G1 1a aT Ts s1 1T Ts sS Sk k0 0v vc c應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例P166例例6-5 單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 ，要求進(jìn)行串，要求進(jìn)行串聯(lián)校正，使校正后的系統(tǒng)相位裕量聯(lián)校正，使校正后的系統(tǒng)相位裕量 ，在，在 時(shí)，要求時(shí)，要求 ，試確定，試確定校正網(wǎng)絡(luò)的形式及參數(shù)。校正網(wǎng)絡(luò)的形式及參數(shù)。 p靜態(tài)校正靜態(tài)校正p動(dòng)態(tài)校正過程動(dòng)態(tài)校正過程計(jì)算滿足相角裕量要求的頻率；確定校正參數(shù)；校驗(yàn)。計(jì)算滿足相角裕量要求的頻率；確定校正參數(shù)；校驗(yàn)。p結(jié)論：結(jié)論： 301sse1 1) )1 1

27、) )( (0 0. .1 1s ss s( (0 0. .2 2s s3 30 0( (s s) )G G( (s s) )( (s s) )G GG G( (s s) ); ;G Gs s3 3( (s s) )G Gs sk k( (s s) )G G3 30 0K K3 30 01 1K K1 1型型別別為為1 1型型；e ec c0 0c cc cc cc cc cc cs ss s 40ttr)() 11 . 0)(12 . 0(10)(sssG1 14 41 1. .1 15 5s s1 13 3. .7 7s ss s3 3( (s s) )G Gs sk k( (s s) )

28、G Gc cc cc cc c第四節(jié)第四節(jié) 局部反饋校正局部反饋校正p局部反饋校正方案的提出局部反饋校正方案的提出p局部反饋校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)局部反饋校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)p局部反饋校正效果的定性分析局部反饋校正效果的定性分析p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(luò)的設(shè)計(jì)；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(luò)的設(shè)計(jì)；p提高抗內(nèi)擾能力；提高抗內(nèi)擾能力；p明顯提高控制系統(tǒng)的控制水平明顯提高控制系統(tǒng)的控制水平 。p定量分析定量分析第五節(jié)第五節(jié) 復(fù)合控制校正復(fù)合控制校正 p復(fù)合控制校正方案的提出復(fù)合控制校正方案的提出p復(fù)合控制校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式復(fù)合控制校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式p復(fù)合控制校正效果的定性分析復(fù)合控制校

29、正效果的定性分析p給定輸入前饋給定輸入前饋提高測(cè)量值跟蹤給定值能力，改善給定輸提高測(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。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。p擾動(dòng)輸入前饋擾動(dòng)輸入前饋提高抗干擾能力，改善擾動(dòng)輸入時(shí)的提高抗干擾能力，改善擾動(dòng)輸入時(shí)的 動(dòng)靜動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。態(tài)品質(zhì)，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。練習(xí)一一、簡(jiǎn)答題1、增加左半平面的開環(huán)零點(diǎn)，一般可以改善系統(tǒng)的什么性能？2、簡(jiǎn)述開環(huán)零點(diǎn)位置與校正作用強(qiáng)弱的關(guān)系。3、簡(jiǎn)述單零點(diǎn)校正的優(yōu)缺點(diǎn)。4、為什么說零極點(diǎn)校正裝置的選擇是非唯一的？5、采用零極點(diǎn)校正對(duì)受控對(duì)象有什么約束條件？6、零極點(diǎn)靜態(tài)校

30、正對(duì)于工程應(yīng)用存在什么問題？二、計(jì)算題1、已知受控對(duì)象的開環(huán)傳遞函數(shù)為1）設(shè)計(jì)單零點(diǎn)校正裝置，使主導(dǎo)極點(diǎn)位于-2j處；2）設(shè)計(jì)零極點(diǎn)校正裝置，產(chǎn)生上述同樣效果。2、已知受控對(duì)象的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ，選擇單零點(diǎn)校正裝置，使系統(tǒng)產(chǎn)生臨界阻尼狀態(tài)，且兩個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)均位于-2處。) 1(1)(0sssG20) 1(1)(ssG練習(xí)二一、簡(jiǎn)答題1、簡(jiǎn)述開環(huán)頻率特性曲線與系統(tǒng)性能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；2、動(dòng)態(tài)超前校正網(wǎng)絡(luò)一般能夠改善系統(tǒng)哪些性能？滯后網(wǎng)絡(luò)呢？3、頻率特性校正法的動(dòng)靜態(tài)校正順序如何？4、簡(jiǎn)述頻域指標(biāo)和時(shí)域指標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。5、動(dòng)靜態(tài)校正后的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線一般希望是什么形式？6、怎樣從傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)上區(qū)分超前和滯后網(wǎng)絡(luò)？二、用方法二設(shè)計(jì)書上相應(yīng)例題。線性連續(xù)系統(tǒng)內(nèi)容總結(jié)一、建模1、求取1）物理建模；2）方框圖化簡(jiǎn)建模；3）梅遜公式建模。2、類別1）開環(huán)傳遞函數(shù)（典型環(huán)節(jié)的乘積形式、零極點(diǎn)分布形式）；2）特征方程（s的降冪排列形式）；3）閉環(huán)傳遞函數(shù)（給定輸入下的輸出、給定輸入下的誤差、擾動(dòng)輸入下的輸出、擾動(dòng)輸入下的誤差 ）二、分析1、分析內(nèi)容穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。2、分析方法時(shí)域、頻域和根軌跡。三、綜合設(shè)計(jì)1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)串聯(lián)反饋、局部反饋和復(fù)合控制。2、串聯(lián)校正根軌跡校正和頻域校正四、校正內(nèi)容動(dòng)態(tài)校正、靜態(tài)校正和動(dòng)靜態(tài)綜合校正。1）計(jì)算滿足靜態(tài)指標(biāo)的系