機械工程控制基礎(chǔ)系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正ppt課件

1、機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容第六章第六章 系統(tǒng)的性能目的與校正系統(tǒng)的性能目的與校正6.1 6.1 系統(tǒng)的性能目的系統(tǒng)的性能目的6.2 6.2 系統(tǒng)的校正系統(tǒng)的校正6.3 6.3 串聯(lián)校正串聯(lián)校正6.4 PID6.4 PID校正校正6.5 6.5 反響校正反響校正6.6 6.6 順饋校正順饋校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正6.1系統(tǒng)的性能目的系統(tǒng)的性能目的機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正6.2系統(tǒng)的校正系統(tǒng)的校正校正或稱補償：就是

2、指在系統(tǒng)中添加新的環(huán)節(jié)，以改善校正或稱補償：就是指在系統(tǒng)中添加新的環(huán)節(jié)，以改善 系統(tǒng)的性能的方法。系統(tǒng)的性能的方法。例如分析：機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正校正的分類：校正的分類：根據(jù)校正環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的聯(lián)接方式劃分，有串聯(lián)校正、反根據(jù)校正環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的聯(lián)接方式劃分，有串聯(lián)校正、反響校正和順饋校正；響校正和順饋校正；根據(jù)校正安裝的構(gòu)成元件劃分，有無源校正和有源校正；根據(jù)校正安裝的構(gòu)成元件劃分，有無源校正和有源校正；根據(jù)校正環(huán)節(jié)的特性劃分，有超前校正和滯后校正以及滯根據(jù)校正環(huán)節(jié)的特性劃分，有超前校正和滯后校正以及

3、滯后后超前校正。超前校正。機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正1串聯(lián)校正：串聯(lián)校正：校正安裝與前項通道串聯(lián)。校正安裝與前項通道串聯(lián)。串聯(lián)校正是運用最廣泛的校正方法，它設(shè)計簡單，易串聯(lián)校正是運用最廣泛的校正方法，它設(shè)計簡單，易于實現(xiàn)。串聯(lián)校正安裝常置于系統(tǒng)前向通道的能量較于實現(xiàn)。串聯(lián)校正安裝常置于系統(tǒng)前向通道的能量較低的部位，以減少功率損耗。低的部位，以減少功率損耗。機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2反響校正并聯(lián)校正：反響校正并聯(lián)校正：分為：位置反響校正分為：位置反響校正和速度反響校正。和速度反響校正。校正安裝與系統(tǒng)按反響方式銜接。校正安裝與系統(tǒng)按

4、反響方式銜接。反響校正的信號是從高功率點轉(zhuǎn)向低功率點，常采用無源校反響校正的信號是從高功率點轉(zhuǎn)向低功率點，常采用無源校正安裝。當(dāng)必需改造未校正系統(tǒng)某一部分特性方能滿足性能正安裝。當(dāng)必需改造未校正系統(tǒng)某一部分特性方能滿足性能目的要求時，應(yīng)采用反響校正。目的要求時，應(yīng)采用反響校正。機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正3順饋校正：順饋校正：有輸入有輸入/擾動直接校正系統(tǒng)。擾動直接校正系統(tǒng)。機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正6.3 串聯(lián)校正串聯(lián)校正相位超前校正是利用校正環(huán)節(jié)的相位超前補償原系統(tǒng)的相位相位超前校正是利用校正環(huán)節(jié)的相位超前補償原系統(tǒng)的相位滯后，

5、以增大校正后系統(tǒng)的相位裕度，也使得系統(tǒng)剪切頻率滯后，以增大校正后系統(tǒng)的相位裕度，也使得系統(tǒng)剪切頻率增大，提高了系統(tǒng)的快速性。增大，提高了系統(tǒng)的快速性。一、相位超前校正一、相位超前校正串聯(lián)校正又分串聯(lián)校正又分增益調(diào)整增益調(diào)整相位超前校正相位超前校正相位滯后校正相位滯后校正相位滯后相位滯后超前校正超前校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正相位超前校正例如：穩(wěn)定，相位裕度不夠穩(wěn)定，相位裕度不夠穩(wěn)定，相位裕度足夠穩(wěn)定，相位裕度足夠不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正機械工程控制基

6、礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正相位超前校正設(shè)計舉例相位超前校正設(shè)計舉例性能要求：性能要求：(1)單位斜坡輸入時，單位斜坡輸入時，ess=0.05(2)相位裕度相位裕度50(3)幅值裕度幅值裕度Kg10dB解：經(jīng)過相位超前校正后，系統(tǒng)的方框圖如下：解：經(jīng)過相位超前校正后，系統(tǒng)的方框圖如下：機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正1.原系統(tǒng)原系統(tǒng)GK(s)=機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正原系統(tǒng)的開環(huán)原系統(tǒng)的開環(huán)Bode圖圖 17 -6.2dB機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系

7、統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正校正后系統(tǒng)的開環(huán)校正后系統(tǒng)的開環(huán)Bode圖紅線所示圖紅線所示機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正二、相位滯后校正二、相位滯后校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正(dB)-9000相位滯后環(huán)節(jié)的相位滯后環(huán)節(jié)的Bode圖圖機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正校正前后系統(tǒng)的開環(huán)校正前后系統(tǒng)的開環(huán)Bode圖對比：圖對比：校正前：校正前：增益幅度增益幅度=-8dB 相位裕度相位裕度=-20 系統(tǒng)不穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定校正后：校正后：增益幅度增益幅度=11dB 相位裕

8、度相位裕度=40 系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正三、相位滯后三、相位滯后超前校正超前校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正6.4 PID校正校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正一、一、PD調(diào)理器調(diào)理器方框圖方框圖Bode圖圖機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正二、二、PI調(diào)理調(diào)理器器方框圖方框圖Bode圖圖機

9、械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正三、三、PID調(diào)理器調(diào)理器方框圖方框圖Bode圖圖機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正6.5 反響校正反響校正 反響校正可以改善系統(tǒng)性能，還可減少內(nèi)擾的影響。反響校正可以改善系統(tǒng)性能，還可減少內(nèi)擾的影響。機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正例例6-61系統(tǒng)系統(tǒng)a中中2系統(tǒng)系統(tǒng)b中中500.05s50(s)G2Bs22262.3162.31316. 02s31.62）（）（s；316. 062.31n%35%100)1/exp(M2p222B62.31)501 (20s31.62(s)G）（）（s

10、);501 (202n62.31ns0236. 0若69. 01則%5%100)1/exp(M211p系統(tǒng)最大超調(diào)量降低。系統(tǒng)最大超調(diào)量降低。50s(0.05s+1)50s(0.05s+1)1+s機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正例例6-7部分傳送函數(shù)部分傳送函數(shù)c22dGG1GG機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正6.6 順饋校正順饋校正 順饋校正不改動系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但能降低系統(tǒng)的誤差。順饋校正不改動系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但能降低系統(tǒng)的誤差。例例6-8i21c2i21210XGG1GGXGG1GGX1GG2c校正前校正前校正后校正后假設(shè)假設(shè)i21210X

11、GG1GGX那么那么 X0=Xi消除偏向和誤差，并堅持傳送函數(shù)分母不變。消除偏向和誤差，并堅持傳送函數(shù)分母不變。順饋校正順饋校正機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正例例6-9某系統(tǒng)控制方框圖如圖某系統(tǒng)控制方框圖如圖a現(xiàn)設(shè)計校正環(huán)節(jié)現(xiàn)設(shè)計校正環(huán)節(jié)G(s)進(jìn)展校正如圖進(jìn)展校正如圖b，試問，試問G(s)取多少取多少時，可消除干擾時，可消除干擾N(s)對輸出結(jié)果的影響？對輸出結(jié)果的影響？機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正假假設(shè)設(shè)，0)(421kssGkk，那么可消除干擾，那么可消除干擾N(s)對輸出結(jié)果的影對輸出結(jié)果的影響。響。假設(shè)假設(shè) Xi=0,系統(tǒng)方框系統(tǒng)方框圖可簡化為圖圖可簡化為圖(c)繼續(xù)簡化為圖繼續(xù)簡化為圖(d)可見，可見，214)(kksksG即機械工程控制基礎(chǔ)機械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)的性