文档介绍：Design pensation Techniques
第六章控制系统的校正
系统的设计及校正问题
基本控制规律
常用串联校正装置及其规律
频率法串联校正设计
根轨迹法串联校正设计
局部反馈校正
复合控制校正
绪言
前面几章讨论了控制系统几种基本方法。掌握了这些基本方法,就可以对控制系统进行定性分析和定量计算。
本章讨论另一命题,即如何根据系统预先给定的性能指标,去设计一个能满足性能要求的控制系统。
基于一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大部分组成,当被控对象确定后,对系统的设计实际上归结为对控制器的设计,这项工作称为对控制系统的校正。
控制系统的设计是根据工艺上对被控对象的参数及控制系统的任务和要求,确定控制系统的设计方案和结构,合理选择执行机构、功率放大器、检测元件等组成控制系统。经过安装调试和运行,结果:
(1)全面满足所提出的性能指标;
(2)不满足某些性能指标的要求。例如不稳定或稳态、暂态响应指标。必须通过调整系统的参数或增加新的环节使性能得到改善。仅靠调整参数使系统满足工程上的要求是困难的。在系统原有结构上增加新的环节是改善系统性能的主要手段。
系统的设计与校正问题
系统分析是对现有控制系统的控制器和被控对象作定量的了解和分析,得出现有系统的稳定性、稳态特性和暂态性能指标。
一. 系统设计与校正的一些基本概念
校正的实质是在原有系统中增加合适的校正装置,引进新的零点、极点以改变原系统的根轨迹和系统Bode图的形状,使其满足系统性能指标要求。
控制系统的校正:为改善系统性能所增加的环节称为校正装置,根据工程上对系统的要求,合理地确定校正装置的结构形式和参数的过程称为系统的校正。
常用的校正方法有根轨迹法和频率特性法。
常见的校正方式有串联校正和并联反馈校正。
在实际过程中,既要理论指导,也要重视实践经验,往往还要配合许多局部和整体的试验。所谓校正,就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置,使系统整个特性发生变化,从而满足给定的各项性能指标。
工程实践中常用的校正方法,串联校正、反馈校正和复合校正。
图6-1 控制系统组成
校
正
方
式
串联校正
反馈校正
前馈校正
复合校正
图6-2
反馈校正不需要放大器,可消除系统原有部分参数波动对系统性能的影响
串联校正串联校正装置有源参数可调整
在性能指标要求较高的控制系统中,常常兼用串联校正和反馈校正
图6-4(b) 按输入补偿的复合控制
目前,工业技术界多习惯采用频率法,故通常通过近似公式进行两种指标的互换。
时域指标
稳态型别、静态误差系数
动态超调、调整时间
频域指标
开环频率、闭环带宽、谐振峰值、谐振频率
增益穿越频率、幅值裕度和相位裕度
二. 控制系统的性能指标
二阶系统频域指标与时域指标的关系
谐振频率
带宽频率
截止频率
相位裕度
谐振峰值
超调量
调节时间