《工程控制基礎(chǔ)》系統(tǒng)校正概述

線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1引言

系統(tǒng)分析：在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)已知的情況下，計(jì)算出它的性能。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)工程項(xiàng)目的要求,完成系統(tǒng)的構(gòu)建,提出技術(shù)要求,確定系統(tǒng)的參數(shù).

按控制目標(biāo)選擇控制器,測(cè)量元件,比較元件,執(zhí)行機(jī)構(gòu)等,組成基本控制系統(tǒng),確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu).

根據(jù)控制對(duì)象的工作要求,提出控制系統(tǒng)的性能指標(biāo).

6.1引言一般，原系統(tǒng)除放大器增益可調(diào)外，其結(jié)構(gòu)參數(shù)不能任意改變，將這些部分稱(chēng)之為“不可變部分”。這樣的系統(tǒng)常常不能滿足要求。為了改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能可考慮提高增益，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性常常受到破壞，甚至有可能造成不穩(wěn)定。為此，常常在系統(tǒng)中引入一些特殊的環(huán)節(jié)——校正裝置，以改善其性能指標(biāo)。

6.1引言

系統(tǒng)校正：在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，引入某些參數(shù)可以根據(jù)需要而改變的輔助裝置，來(lái)改善系統(tǒng)的性能，這里所用的輔助裝置又叫校正裝置。

常用的幾種校正方法：

從校正裝置在系統(tǒng)中的連接方式來(lái)看，可分為：

串聯(lián)校正

常用的幾種校正方法：

從校正裝置在系統(tǒng)中的連接方式來(lái)看，可分為：

PID控制器

PID

常用的幾種校正方法：

從校正裝置在系統(tǒng)中的連接方式來(lái)看，可分為：

局部反饋校正

常用的幾種校正方法：

前饋校正：輸入控制方式

常用的幾種校正方法：

前饋校正：干擾控制方式

校正類(lèi)型比較：串聯(lián)校正:分析簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣，易于理解、接受。局部反饋校正:常用于系統(tǒng)中高功率點(diǎn)傳向低功率點(diǎn)的場(chǎng)合，一般無(wú)附加放大器，所以所要元件比串聯(lián)校正少。另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是：只要合理地選取校正裝置參數(shù)，可消除原系統(tǒng)中不可變部分參數(shù)波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在特殊的系統(tǒng)中，常常同時(shí)采用串聯(lián)、反饋和前饋校正。

從校正裝置自身有無(wú)放大能力來(lái)看，可分為：無(wú)源校正裝置:

自身無(wú)放大能力，通常由RC網(wǎng)絡(luò)組成，在信號(hào)傳遞中，會(huì)產(chǎn)生幅值衰減,且輸入阻抗低，輸出阻抗高，常需要引入附加的放大器，補(bǔ)償幅值衰減和進(jìn)行阻抗匹配。無(wú)源串聯(lián)校正裝置通常被安置在前向通道中能量較低的部位上

。

從校正裝置自身有無(wú)放大能力來(lái)看，可分為：

有源校正裝置：

常由運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)共同組成，該裝置自身具有能量放大與補(bǔ)償能力，且易于進(jìn)行阻抗匹配，所以使用范圍與無(wú)源校正裝置相比要廣泛得多。穩(wěn)定性——是系統(tǒng)工作的前提，

穩(wěn)態(tài)特性——反映了系統(tǒng)穩(wěn)定后的精度，

動(dòng)態(tài)特性——反映了系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。期望：穩(wěn)定性好，精度高，響應(yīng)快。不同域中的性能指標(biāo)的形式各不相同：

6.2不同域中動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換1．時(shí)域指標(biāo)：超調(diào)量Mp、過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts、峰值時(shí)間tp、上升時(shí)間tr等2．復(fù)域指標(biāo)：阻尼比ζ、無(wú)阻尼自然振蕩角頻率ωn3.頻域指標(biāo)：（以對(duì)數(shù)頻率特性為例）①

開(kāi)環(huán)：剪切頻率ωc、相位裕量γ及增益裕量GM等②閉環(huán)：諧振峰值Mr、諧振頻率ωr及帶寬ωb等6.2不同域中動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換時(shí)域指標(biāo)：直觀,容易理解。頻域指標(biāo),復(fù)域指標(biāo)：系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)時(shí)常用.二階系統(tǒng)有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)關(guān)系高階只能用主導(dǎo)極點(diǎn)或經(jīng)驗(yàn)公式近似.6.2不同域中動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換

用開(kāi)環(huán)頻率特性進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）穩(wěn)態(tài)特性要求具有一階或二階無(wú)靜差特性，開(kāi)環(huán)幅頻低頻斜率應(yīng)有-20或-40。為保證精度，低頻段應(yīng)有較高增益。（2）動(dòng)態(tài)特性為了有一定穩(wěn)定裕度，動(dòng)態(tài)過(guò)程有較好的平穩(wěn)性，一般要求開(kāi)環(huán)幅頻特性斜率以-20穿過(guò)零分貝線，且有一定的寬度。為了提高系統(tǒng)的快速性，應(yīng)有盡可能大的ωc。

用開(kāi)環(huán)頻率特性進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

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