第7章 控制系统的校正.ppt

本章重点
(1) 各种串联无源校正装置的模型、频率特性及有关量的概念、求法及意义; 各种校正装置的特点及其设计方法。
(2) PID 校正的基本规律及各种调节器的特点;PID 调节器的工程设计方法。
(3) 反馈校正、顺馈校正的定义、基本形式、作用和特点。
本章难点
(1) 各种串联无源校正装置的设计。
(2) PID 调节器的工程设计方法。
第七章系统性能分析与校正
§7-1 系统性能指标
系统首先应稳定,只有稳定性还不能正常工作,还必须满足给定的性
能指标才能正常工作。
分类: 时域性能指标(瞬态、稳态)
频域指标
综合性能指标(误差准则)
一、时域指标:
在单位阶跃输入下,对二阶振荡系统给出
1、上升时间tr:

2、峰值时间tp:
系统性能指标
3、调整时间ts:
4、最大超调量MP:
5、振荡次数N:
1、谐振频率ωr:
2、谐振峰值Mr:
3、截止频率ωb:
4、相位裕量γ:γ=180o+∠G(jωc)H(jωc)

5、幅值裕量kg:
二、频域性能指标
1、Mp和Mr的关系:
Mp、N(时)和Mr、γ都只与阻尼比ζ有关,反映系统的阻尼特性和系统的相对稳定性。

Mr=~,对应Mp=20%~30%,过渡过程较平稳;
Mr>2,则Mp>40%,平稳性很差。
2、tp、ts(时)与ωr的关系:
对一定ζ,tp、ts均与ωr成反比,ωr高的系统,反映速度快。
三、时域和频域指标的关系
综合性能指标(误差准则)
综合性能指标是系统性能的综合测度。它们是系统误差e(t)的某个函数的积分。在系统参数取最优值时, 这些指标将取极值,从而可以通过选择适当的参数得到综合性能指标最优的系统。
综合性能指标主要有以下三种形式:
1、误差积分性能指标:

适用于无超调系统。
综合性能指标
2、误差平方积分性能指标:

适用于有超调系统,其特点是,重视大的误差,忽略小的误差。根据这个指标设计的系统, 能使大的误差迅速减小, 但系统容易产生振荡。
3、广义误差平方积分性能指标:
其特点是不容许大的动态误差和大的误差变化率长期存在。根据这个指标设计的系统, 过渡过程结束快, 而且其变化也比较平稳。
§7-2 系统校正
1、校正
(1)、概念:如果原系统不能满足各项性能指标的要求,为了改善,在系统中引入一些附加装置,以满足要求。该引入的装置即校正装置。
(2)、任务:已知原有系统和要求的性能指标,设计校正装置。
2、校正方法:
(1)、串联校正:加在前向通道误差之后,放大环节之前
串联校正
+
×
+
G
—
×
G1
G2
×
—
H
反馈校正
(2)、反馈环节:有局部反馈、全部反馈、正反馈、负反馈