第6章-控制系統(tǒng)的校正

第六章控制系統(tǒng)的校正Chapter6CompensationofControlSystems6.3反饋校正改善控制系統(tǒng)的性能。除了采用串聯(lián)校正方案外，反饋校正也是被廣泛采用的校正形式之一。常見的有被控量的速度、加速度反饋；執(zhí)行機構(gòu)的輸出及其速度的反饋；復(fù)雜對象的中間變量反饋等?？刂葡到y(tǒng)采用反饋校正后，除了能收到與串聯(lián)校正具有同樣的校正效果外，還能消除系統(tǒng)不可變部分中為反饋所包圍部分的參數(shù)波動對系統(tǒng)控制性能的影響。從控制的觀點來看，反饋校正能等效地改變被包圍環(huán)節(jié)的動態(tài)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，甚至在一定條件下能完全取代被包圍環(huán)節(jié)，從而可以大大減弱這部分環(huán)節(jié)由于特性參數(shù)變化及各種干擾給系統(tǒng)帶來的不利影響。下面分別加以說明。6.3.1利用反饋校正改變局部結(jié)構(gòu)和參數(shù)

1.用比例反饋(proportionalfeedback)包圍積分環(huán)節(jié)可見反饋校正的結(jié)果是把原來的積分環(huán)節(jié)變成了慣性環(huán)節(jié)。這將降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度(由I型系統(tǒng)變成了0型系統(tǒng))，但有可能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性(原純積分環(huán)節(jié)為臨界穩(wěn)定，現(xiàn)在變?yōu)榉€(wěn)定)。2.用比例反饋包圍慣性環(huán)節(jié)從傳遞函數(shù)可以看出，系統(tǒng)仍為一慣性環(huán)節(jié)，但時間常數(shù)變小了，系統(tǒng)的快速性變好。3.用微分反饋(derivativefeedback)包圍慣性環(huán)節(jié)結(jié)果也還是慣性環(huán)節(jié)。但時間常數(shù)變大了,反饋系統(tǒng)Kt越大，時間常數(shù)越大。在工程實際中，可以利用上述辦法，使原系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)拉開，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)平穩(wěn)性。4.用微分反饋包圍二階振蕩環(huán)節(jié)結(jié)果仍為二階振蕩環(huán)節(jié)，但阻尼卻比未校正前有顯著提高，從而有效地減弱了小阻尼環(huán)節(jié)的不利影響。

微分反饋是將被包圍環(huán)節(jié)輸出量經(jīng)過微分后反饋至輸入端。習(xí)慣上把輸出量看成是位置信號，經(jīng)過一次微分后，位置信號變成了速度信號，因此微分反饋又稱速度反饋。速度反饋在隨動系統(tǒng)中使用得極為廣泛，加入速度反饋后，可以在具有較高的快速性的同時，保證系統(tǒng)具有良好的平穩(wěn)性。

實際中理想的微分環(huán)節(jié)實現(xiàn)起來很困難，往往用其他環(huán)節(jié)去近似，只要參數(shù)取得合適，效果還是比較好的。6.3.2利用反饋校正取代局部結(jié)構(gòu)

反饋校正環(huán)節(jié)之所以能在控制性能上取代被包圍的局部環(huán)節(jié)，其原理是很簡單的。例6-6原系統(tǒng)如圖所示。其阻尼比，系統(tǒng)的超調(diào)較大，平穩(wěn)性不好。現(xiàn)增加一