機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件-第六章-控制系統(tǒng)的綜合與校正

機(jī)械工程控制基礎(chǔ)葉春生，材料學(xué)院csye@Tel械工程控制基礎(chǔ)1第六章控制系統(tǒng)的綜合與校正1基本概念2超前校正參數(shù)的確定3滯后校正參數(shù)的確定4滯后－超前校正參數(shù)的確定5用希望對(duì)數(shù)頻率特性確定校正參數(shù)6反饋校正參數(shù)的確定第六章控制系統(tǒng)的綜合與校正1基本概念21基本概念1基本概念（1）當(dāng)確定了被控對(duì)象后，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)來(lái)確定控制方案，進(jìn)而選擇傳感器、放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等就構(gòu)成了控制系統(tǒng)的基本部分，這些基本部分稱(chēng)為不可變部分（除放大器的增益可適當(dāng)調(diào)整，其余參數(shù)均固定不便）。當(dāng)由系統(tǒng)不可變部分組成的控制系統(tǒng)不能全面滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求的性能指標(biāo)時(shí)，在已選定的系統(tǒng)不可變部分基礎(chǔ)上，還需要增加必要的元件，使重新組合起來(lái)的控制系統(tǒng)能全面滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)，這就是控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題1基本概念1基本概念（1）當(dāng)確定了被控對(duì)象后，根據(jù)技31基本概念1基本概念控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題，是在已知下列條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，即1已知控制系統(tǒng)的不可變部分的特性與參數(shù)；2已知對(duì)控制系統(tǒng)提出的全部性能指標(biāo)。根據(jù)第一個(gè)條件初步確定一個(gè)切實(shí)可行的校正方案，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)第二個(gè)條件；利用本章將要介紹的理論和確定校正元件的參數(shù)。1基本概念1基本概念控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題，是在已知下41基本概念1基本概念控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題與前面講解的分析問(wèn)題既有聯(lián)系又有差異；分析問(wèn)題，是在已知控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與全部參數(shù)的基礎(chǔ)上，求取系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，以及這些性能指標(biāo)與系統(tǒng)參數(shù)間的關(guān)系。而綜合與校正問(wèn)題，是在給定系統(tǒng)不可變部分的基礎(chǔ)上，按系統(tǒng)應(yīng)有的性能指標(biāo)，尋求全面滿(mǎn)足性能指標(biāo)的校正方案，并合理確定校正元件的參數(shù)。因此，綜合與校正問(wèn)題不像分析問(wèn)題那么簡(jiǎn)單，也就是說(shuō)，能全面滿(mǎn)足性能指標(biāo)的控制系統(tǒng)并不是唯一的。1基本概念1基本概念控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題與前面講解的51基本概念1基本概念（2）校正裝置可以串聯(lián)在前向通道之中，形成串聯(lián)校正，也可以接在系統(tǒng)的局部反饋通道之中，形成并聯(lián)校正或反饋校正，如下圖所示。1基本概念1基本概念（2）校正裝置可以串聯(lián)在前向通道之中61基本概念1基本概念1基本概念1基本概念71基本概念1基本概念串聯(lián)校正裝置通常由一些無(wú)源或有源網(wǎng)絡(luò)組成。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于實(shí)現(xiàn)，但它無(wú)法減弱系統(tǒng)固有部分參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的不良影響。反饋校正通常是在系統(tǒng)中加入速度或加速度反饋。反饋校正除改善系統(tǒng)特性外，還能削弱系統(tǒng)非線(xiàn)性特性的影響，減弱或消除系統(tǒng)固有部分參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響，抑制噪聲的干擾。1基本概念1基本概念串聯(lián)校正裝置通常由一些無(wú)源或有源網(wǎng)絡(luò)81基本概念1基本概念無(wú)源串聯(lián)校正，往往需要附加放大器用來(lái)提高增益以補(bǔ)償串聯(lián)校正過(guò)程中引起的幅值衰減；有源串聯(lián)校正，由于在其元件中含有放大器，因此上述補(bǔ)償問(wèn)題可在有源校正電路中自行解決，而不必增加額外的附加放大器。1基本概念1基本概念無(wú)源串聯(lián)校正，往往需要附加放大器用來(lái)91基本概念1基本概念（3）穩(wěn)態(tài)性能、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能穩(wěn)態(tài)性能（穩(wěn)態(tài)誤差）與開(kāi)環(huán)增益及系統(tǒng)型別的關(guān)系；

穩(wěn)定性（相對(duì)穩(wěn)定性）與開(kāi)環(huán)增益及系統(tǒng)型別的關(guān)系；動(dòng)態(tài)性能（穩(wěn)態(tài)時(shí)間）（4）基本控制規(guī)律分析1基本概念1基本概念（3）穩(wěn)態(tài)性能、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能102超前校正參數(shù)的確定超前校正及其特性2超前校正參數(shù)的確定超前校正及其特性112超前校正參數(shù)的確定超前校正及其特性PD控制器與近似（帶慣性）PD控制器的比較后者所能提供的最大超前相角小于前者，但是由于后者具有描述慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)的存在，故可在抗干擾性方面優(yōu)于前者。全面考慮，則一般選用后者作為超前校正環(huán)節(jié)。2超前校正參數(shù)的確定超前校正及其特性PD控制器與近似（帶慣122超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定概括起來(lái)講，主要內(nèi)容是：一個(gè)定義，一張圖，五個(gè)公式，一個(gè)流程。一個(gè)定義是指超前校正的定義：在控制系統(tǒng)中，當(dāng)具有相位超前特性的PD控制器作為對(duì)系統(tǒng)特性校正的一種裝置時(shí)，這種校正形式稱(chēng)為超前校正。一張圖是指近似PD控制器的波特圖：五個(gè)公式是指（PD控制器）（近似PD控制器）2超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定概括起來(lái)講，主要內(nèi)容132超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定2超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定14一個(gè)流程是指：在未校正的考慮的上找所對(duì)應(yīng)的為校核一個(gè)流程是指：在未校正的考慮校核152超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定2超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定162超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定2超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定17I圖(a)I圖(a)18dB0圖(b)dB0圖(b)19機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正20+-圖(a)+-圖(a)21+-圖(a)+-圖(a)22超前校正參數(shù)的確定dB0+20dB/dec超前校正參數(shù)的確定dB0+20dB/dec23dB20lga01/aT1/T10lga0dB20lga01/aT1/T10lga0240.010.11.010a=3031050.010.11.010a=30310525aa26機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正27機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正28-5-20-5-2029機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正30機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正31機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正32-42.7-5.72-4.73-4.65圖26-42.7-5.72-4.73-4.65圖2633機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正34基本控制規(guī)律分析+-R(s)C(s)M(s)P控制器方框圖基本控制規(guī)律分析+-R(s)C(s)M(s)P控35+-R(s)C(s)M(s)PD控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)36te(t)tm(t)te(t)tm(t)37+-R(s)C(s)+-R(s)C(s)38機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正39+-R(s)C(s)M(s)+-R(s)C(s)M(s)40C(s)+-R(s)C(s)+-R(s)41PI控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)t10m(t)0tPI控制器的輸入與輸出信號(hào)PI控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)t10m(t)42+-R(s)M(s)C(s)含PI控制器的I型系統(tǒng)方框圖+-R(s)M(s)C(s)含PI控制器的I型系統(tǒng)方框圖43機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正44機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正45

PID控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)PID控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)46問(wèn)題1、超前串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的加入使原系統(tǒng)的如下參數(shù)中的那些發(fā)生變化？如何變化？定性的給出分析。2、根據(jù)上述問(wèn)題的分析，請(qǐng)你總結(jié)一下什么時(shí)候用超前校正比較適合，并給出具體的步驟？3、超前校正有什么優(yōu)點(diǎn)，有什么缺點(diǎn)？為什么？請(qǐng)給出定性的分析。問(wèn)題47增大，因?yàn)槭浅靶Ｕ辉龃?；增大，因?yàn)槭墙芇D控制，微分作用的加入使系統(tǒng)抗干擾能力顯著增強(qiáng)增大，分析增大增大，因?yàn)槭浅靶Ｕ?；增大?8機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正49機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正502、根據(jù)上述問(wèn)題的分析，請(qǐng)你總結(jié)一下什么時(shí)候用超前校正比較適合？要求校正系統(tǒng)的剪切頻率應(yīng)大于未校正系統(tǒng)的剪切頻率2、根據(jù)上述問(wèn)題的分析，請(qǐng)你總結(jié)一下什么時(shí)候用超前校正比較適513滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析串聯(lián)遲后校正不影響系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性的條件是在根軌跡圖上通過(guò)校正前后系統(tǒng)的相軌跡不發(fā)生明顯的變化，因而閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)的位置不發(fā)生明顯改變來(lái)保證的。在這種情況下，校正前后閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)對(duì)應(yīng)的增益系數(shù)如何變化，增大、還是減?。?滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析523滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析1．閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)在閉環(huán)極點(diǎn)中，一些極點(diǎn)靠近虛軸，而它們附近又沒(méi)有閉環(huán)零點(diǎn)。這些極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)起主導(dǎo)作用，因?yàn)檫@些極點(diǎn)對(duì)應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)中衰減較慢的項(xiàng)。這些對(duì)瞬態(tài)特性具有主導(dǎo)作用的閉環(huán)極點(diǎn)，稱(chēng)為閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)。2．閉環(huán)偶極子相距很近的一對(duì)極點(diǎn)與零點(diǎn)，其對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響可忽略不計(jì)，把這一對(duì)零極點(diǎn)稱(chēng)為偶極子。經(jīng)驗(yàn)表明，一對(duì)零極點(diǎn)的距離是至其它極點(diǎn)或零點(diǎn)距離的十分之一以下，則這對(duì)零極點(diǎn)便可稱(chēng)為偶極子，其對(duì)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的影響可忽略不計(jì)。3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析1．閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)533滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析543滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析553滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析563滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析這一結(jié)果說(shuō)明：在保持系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能基本不變的前提下，有近似PI控制器實(shí)現(xiàn)的遲后校正可將系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益提高倍。3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析這一結(jié)果說(shuō)明：在保持系573滯后校正參數(shù)的確定遲后校正參數(shù)的確定概括起來(lái)講，主要內(nèi)容是：一個(gè)定義，一張圖，五個(gè)公式，一個(gè)流程。一個(gè)定義是指遲后校正的定義：在控制系統(tǒng)中，當(dāng)具有相位遲后特性的PI控制器作為對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行校正的一種裝置時(shí)，這種校正形式稱(chēng)為遲后校正。一張圖是指近似PI控制器的波特圖：五個(gè)公式是指（PI控制器）（近似PI控制器）3滯后校正參數(shù)的確定遲后校正參數(shù)的確定概括起來(lái)講，主要內(nèi)容583滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析593滯后校正參數(shù)的確定例例2設(shè)某控制系統(tǒng)不可變部分的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為要求系統(tǒng)具有如下性能指標(biāo)：（1）系統(tǒng)型別；（2）開(kāi)環(huán)增益；（3）相角裕度；（4）剪切頻率。試應(yīng)用頻率響應(yīng)法確定由近似PI控制器實(shí)現(xiàn)的串聯(lián)遲后校正參數(shù)。

3滯后校正參數(shù)的確定例例2設(shè)某控制系統(tǒng)不可變部分的開(kāi)環(huán)603滯后校正參數(shù)的確定例3滯后校正參數(shù)的確定例613滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析（1）遲后校正主要用來(lái)校正系統(tǒng)的低頻段，用來(lái)增大未校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，以便提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制精度。而超前校正主要在于改變未校正系統(tǒng)中頻段的形狀，以便提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。（2）遲后與超前組合校正。遲后校正部分和超前校正部分既發(fā)揮了各自的長(zhǎng)處又用對(duì)方的長(zhǎng)處彌補(bǔ)了自己的短處。如超前校正部分可以提高系統(tǒng)的快速性，恰好可彌補(bǔ)滯后校正部分使系統(tǒng)反應(yīng)速度降低的不利影響。3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析（1）遲后校正主要用來(lái)62第六章校正-PID調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)法

第六章校正-PID調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)法63第六章反饋校正第六章反饋校正64第六章反饋校正-實(shí)例第六章反饋校正-實(shí)例65第六章反饋校正-實(shí)例第六章反饋校正-實(shí)例66第六章前饋校正第六章前饋校正67第六章前饋校正第六章前饋校正68第六章前饋校正第六章前饋校正69機(jī)械工程控制基礎(chǔ)葉春生，材料學(xué)院csye@Tel械工程控制基礎(chǔ)70第六章控制系統(tǒng)的綜合與校正1基本概念2超前校正參數(shù)的確定3滯后校正參數(shù)的確定4滯后－超前校正參數(shù)的確定5用希望對(duì)數(shù)頻率特性確定校正參數(shù)6反饋校正參數(shù)的確定第六章控制系統(tǒng)的綜合與校正1基本概念711基本概念1基本概念（1）當(dāng)確定了被控對(duì)象后，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)來(lái)確定控制方案，進(jìn)而選擇傳感器、放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等就構(gòu)成了控制系統(tǒng)的基本部分，這些基本部分稱(chēng)為不可變部分（除放大器的增益可適當(dāng)調(diào)整，其余參數(shù)均固定不便）。當(dāng)由系統(tǒng)不可變部分組成的控制系統(tǒng)不能全面滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求的性能指標(biāo)時(shí)，在已選定的系統(tǒng)不可變部分基礎(chǔ)上，還需要增加必要的元件，使重新組合起來(lái)的控制系統(tǒng)能全面滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)，這就是控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題1基本概念1基本概念（1）當(dāng)確定了被控對(duì)象后，根據(jù)技721基本概念1基本概念控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題，是在已知下列條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，即1已知控制系統(tǒng)的不可變部分的特性與參數(shù)；2已知對(duì)控制系統(tǒng)提出的全部性能指標(biāo)。根據(jù)第一個(gè)條件初步確定一個(gè)切實(shí)可行的校正方案，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)第二個(gè)條件；利用本章將要介紹的理論和確定校正元件的參數(shù)。1基本概念1基本概念控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題，是在已知下731基本概念1基本概念控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題與前面講解的分析問(wèn)題既有聯(lián)系又有差異；分析問(wèn)題，是在已知控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與全部參數(shù)的基礎(chǔ)上，求取系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，以及這些性能指標(biāo)與系統(tǒng)參數(shù)間的關(guān)系。而綜合與校正問(wèn)題，是在給定系統(tǒng)不可變部分的基礎(chǔ)上，按系統(tǒng)應(yīng)有的性能指標(biāo)，尋求全面滿(mǎn)足性能指標(biāo)的校正方案，并合理確定校正元件的參數(shù)。因此，綜合與校正問(wèn)題不像分析問(wèn)題那么簡(jiǎn)單，也就是說(shuō)，能全面滿(mǎn)足性能指標(biāo)的控制系統(tǒng)并不是唯一的。1基本概念1基本概念控制系統(tǒng)的綜合與校正問(wèn)題與前面講解的741基本概念1基本概念（2）校正裝置可以串聯(lián)在前向通道之中，形成串聯(lián)校正，也可以接在系統(tǒng)的局部反饋通道之中，形成并聯(lián)校正或反饋校正，如下圖所示。1基本概念1基本概念（2）校正裝置可以串聯(lián)在前向通道之中751基本概念1基本概念1基本概念1基本概念761基本概念1基本概念串聯(lián)校正裝置通常由一些無(wú)源或有源網(wǎng)絡(luò)組成。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于實(shí)現(xiàn)，但它無(wú)法減弱系統(tǒng)固有部分參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的不良影響。反饋校正通常是在系統(tǒng)中加入速度或加速度反饋。反饋校正除改善系統(tǒng)特性外，還能削弱系統(tǒng)非線(xiàn)性特性的影響，減弱或消除系統(tǒng)固有部分參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響，抑制噪聲的干擾。1基本概念1基本概念串聯(lián)校正裝置通常由一些無(wú)源或有源網(wǎng)絡(luò)771基本概念1基本概念無(wú)源串聯(lián)校正，往往需要附加放大器用來(lái)提高增益以補(bǔ)償串聯(lián)校正過(guò)程中引起的幅值衰減；有源串聯(lián)校正，由于在其元件中含有放大器，因此上述補(bǔ)償問(wèn)題可在有源校正電路中自行解決，而不必增加額外的附加放大器。1基本概念1基本概念無(wú)源串聯(lián)校正，往往需要附加放大器用來(lái)781基本概念1基本概念（3）穩(wěn)態(tài)性能、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能穩(wěn)態(tài)性能（穩(wěn)態(tài)誤差）與開(kāi)環(huán)增益及系統(tǒng)型別的關(guān)系；

穩(wěn)定性（相對(duì)穩(wěn)定性）與開(kāi)環(huán)增益及系統(tǒng)型別的關(guān)系；動(dòng)態(tài)性能（穩(wěn)態(tài)時(shí)間）（4）基本控制規(guī)律分析1基本概念1基本概念（3）穩(wěn)態(tài)性能、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能792超前校正參數(shù)的確定超前校正及其特性2超前校正參數(shù)的確定超前校正及其特性802超前校正參數(shù)的確定超前校正及其特性PD控制器與近似（帶慣性）PD控制器的比較后者所能提供的最大超前相角小于前者，但是由于后者具有描述慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)的存在，故可在抗干擾性方面優(yōu)于前者。全面考慮，則一般選用后者作為超前校正環(huán)節(jié)。2超前校正參數(shù)的確定超前校正及其特性PD控制器與近似（帶慣812超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定概括起來(lái)講，主要內(nèi)容是：一個(gè)定義，一張圖，五個(gè)公式，一個(gè)流程。一個(gè)定義是指超前校正的定義：在控制系統(tǒng)中，當(dāng)具有相位超前特性的PD控制器作為對(duì)系統(tǒng)特性校正的一種裝置時(shí)，這種校正形式稱(chēng)為超前校正。一張圖是指近似PD控制器的波特圖：五個(gè)公式是指（PD控制器）（近似PD控制器）2超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定概括起來(lái)講，主要內(nèi)容822超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定2超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定83一個(gè)流程是指：在未校正的考慮的上找所對(duì)應(yīng)的為校核一個(gè)流程是指：在未校正的考慮校核842超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定2超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定852超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定2超前校正參數(shù)的確定超前校正參數(shù)的確定86I圖(a)I圖(a)87dB0圖(b)dB0圖(b)88機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正89+-圖(a)+-圖(a)90+-圖(a)+-圖(a)91超前校正參數(shù)的確定dB0+20dB/dec超前校正參數(shù)的確定dB0+20dB/dec92dB20lga01/aT1/T10lga0dB20lga01/aT1/T10lga0930.010.11.010a=3031050.010.11.010a=30310594aa95機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正96機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正97-5-20-5-2098機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正99機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正100機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正101-42.7-5.72-4.73-4.65圖26-42.7-5.72-4.73-4.65圖26102機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正103基本控制規(guī)律分析+-R(s)C(s)M(s)P控制器方框圖基本控制規(guī)律分析+-R(s)C(s)M(s)P控104+-R(s)C(s)M(s)PD控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)105te(t)tm(t)te(t)tm(t)106+-R(s)C(s)+-R(s)C(s)107機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正108+-R(s)C(s)M(s)+-R(s)C(s)M(s)109C(s)+-R(s)C(s)+-R(s)110PI控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)t10m(t)0tPI控制器的輸入與輸出信號(hào)PI控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)t10m(t)111+-R(s)M(s)C(s)含PI控制器的I型系統(tǒng)方框圖+-R(s)M(s)C(s)含PI控制器的I型系統(tǒng)方框圖112機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正113機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正114

PID控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)PID控制器方框圖+-R(s)C(s)M(s)115問(wèn)題1、超前串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的加入使原系統(tǒng)的如下參數(shù)中的那些發(fā)生變化？如何變化？定性的給出分析。2、根據(jù)上述問(wèn)題的分析，請(qǐng)你總結(jié)一下什么時(shí)候用超前校正比較適合，并給出具體的步驟？3、超前校正有什么優(yōu)點(diǎn)，有什么缺點(diǎn)？為什么？請(qǐng)給出定性的分析。問(wèn)題116增大，因?yàn)槭浅靶Ｕ?；增大；增大，因?yàn)槭墙芇D控制，微分作用的加入使系統(tǒng)抗干擾能力顯著增強(qiáng)增大，分析增大增大，因?yàn)槭浅靶Ｕ?；增大?17機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正118機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)課件--第六章--控制系統(tǒng)的綜合與校正1192、根據(jù)上述問(wèn)題的分析，請(qǐng)你總結(jié)一下什么時(shí)候用超前校正比較適合？要求校正系統(tǒng)的剪切頻率應(yīng)大于未校正系統(tǒng)的剪切頻率2、根據(jù)上述問(wèn)題的分析，請(qǐng)你總結(jié)一下什么時(shí)候用超前校正比較適1203滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析串聯(lián)遲后校正不影響系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性的條件是在根軌跡圖上通過(guò)校正前后系統(tǒng)的相軌跡不發(fā)生明顯的變化，因而閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)的位置不發(fā)生明顯改變來(lái)保證的。在這種情況下，校正前后閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)對(duì)應(yīng)的增益系數(shù)如何變化，增大、還是減??？3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析1213滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析1．閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)在閉環(huán)極點(diǎn)中，一些極點(diǎn)靠近虛軸，而它們附近又沒(méi)有閉環(huán)零點(diǎn)。這些極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)起主導(dǎo)作用，因?yàn)檫@些極點(diǎn)對(duì)應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)中衰減較慢的項(xiàng)。這些對(duì)瞬態(tài)特性具有主導(dǎo)作用的閉環(huán)極點(diǎn)，稱(chēng)為閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)。2．閉環(huán)偶極子相距很近的一對(duì)極點(diǎn)與零點(diǎn)，其對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響可忽略不計(jì)，把這一對(duì)零極點(diǎn)稱(chēng)為偶極子。經(jīng)驗(yàn)表明，一對(duì)零極點(diǎn)的距離是至其它極點(diǎn)或零點(diǎn)距離的十分之一以下，則這對(duì)零極點(diǎn)便可稱(chēng)為偶極子，其對(duì)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的影響可忽略不計(jì)。3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析1．閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)1223滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析1233滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析3滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析1243滯后校正參數(shù)的確定滯后校正環(huán)節(jié)分析3滯后校正參數(shù)的確定