文档介绍：1
《自动控制原理》 ——频率特性法 (系统校正)
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6-1系统设计概述
系统分析:在系统的结构、参数已知的情况下,计算出它的性能。
系统校正:在系统分析的基础上,引入某些参数可以根据需要而改变的辅助装置,来改善系统的性能,这里所用的辅助装置又叫校正装置。
一般说来,原始系统除放大器增益可调外,其结构参数不能任意改变,有的地方将这些部分称之为“不可变部分”。这样的系统常常不能满足要求。如为了改善系统的稳态性能可考虑提高增益,但系统的稳定性常常受到破坏,甚至有可能造成不稳定。为此,人们常常在系统中引入一些特殊的环节——校正装置,以改善其性能指标。
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一、常用的几种校正方法:
1. 从校正装置在系统中的连接方式来看,可分为:
串联校正反馈校正
前馈校正:输入控制方式前馈校正:干扰控制方式
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校正类型比较:
串联校正:
分析简单,应用范围广,易于理解、接受。
反馈校正:
常用于系统中高功率点传向低功率点的场合,一
般无附加放大器,所以所要元件比串联校正少。另一
个突出优点是:只要合理地选取校正装置参数,可消
除原系统中不可变部分参数波动对系统性能的影响。
在特殊的系统中,常常同时采用串联、反馈和前
馈校正。
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,可分为:
无源校正装置:
自身无放大能力,通常由RC网络组成,在信号传递中,会产生幅值衰减,且输入阻抗低,输出阻抗高,常需要引入附加的放大器,补偿幅值衰减和进行阻抗匹配。
无源串联校正装置通常被安置在前向通道中能量较低的部位上(参见书附表) 。
有源校正装置:
常由运算放大器和RC网络共同组成,该装置自身具有能量放大与补偿能力,且易于进行阻抗匹配,所以使用范围与无源校正装置相比要广泛得多。
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稳定性--是系统工作的前提,
稳态特性--反映了系统稳定后的精度,
动态特性--反映系统响应过程的快速性,平稳性。
人们追求的是稳定性强,稳态精度高,动态响应快。
不同域中的性能指标的形式又各不相同:
:超调量σp、过渡过程时间t s、以及
峰值时间tp、上升时间tr等。
:(以对数频率特性为例)
① 开环:剪切频率ωc、相位裕量r及增益裕量 Kg等。
②闭环:谐振峰值Mr、谐振频率ωr及带宽ωb等。
6-2 不同域中动态性能指标的表示及其转换
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一、时域与频域之间动态性能指标的关系
1、时域与开环频域之间动态性能指标的关系
研究表明,对于二阶系统来说,不同域中的指标转换有严格的数学关系。而对于高阶系统来说,这种关系比较复杂,工程上常常用近似公式或曲线来表达它们之间的相互联系。
主要讨论、与ωc、之间的关系
1) 二阶系统
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(a) 与之间的关系
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又因为
与的关系是通过中间参数ζ相联系的。
对于二阶系统来说, 越小, 越大;
为使二阶系统不至于振荡得太厉害以及调节时间太长,一般取:300 ≤≤700