控制系统的校正及综合
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为了方便各位友友都有享受文档的权利,果断现在下来再共享第六章控制系统的校正及综合6-1什么是系统的校正?系统的校正有哪些方法?6-2试说明超前网络和之后网络的频率特性,它们各自有哪些特点?6-3试说明频率法超前校正和滞后校正的使用条件。
6-4相位滞后网络的相位角滞后的,为什么可以用来改善系统的相位裕度?6-5反馈校正所依据的基本原理是什么?6-6试说明系统局部反馈对系统产生哪些主要影响。
6-7在校正网络中,为何很少使用纯微分环节?6-8试说明复合校正中补偿的基本原理是什么?6-9选择填空。
在用频率法设计校正装置时,采用串联超前网络是利用它的(),采用串联滞后校正网络利用它的()。
A 相位超前特性B 相位滞后特性C 低频衰减特性D 高频衰减特性6-10 选择填空。
闭环控制系统因为有了负反馈,能有效抑制()中参数变化对系统性能的影响。
A 正向通道 B反向通道 C 前馈通道6-11 设一单位反馈系统其开环传递函数为W(s)=若使系统的稳态速度误差系数,相位裕度不小于,增益裕量不小于10dB,试确定系统的串联校正装置。
解:→所以其对数频率特性如下:其相频特性:相位裕度不满足要求设校正后系统为二阶最佳,则校正后相位裕度为,增益裕量为无穷大。
校正后系统对数频率特性如下:校正后系统传递函数为因为所以串联校正装置为超前校正。
6-12设一单位反馈系统,其开环传递函数为W(s)=试求系统的稳态加速度误差系数和相位裕度不小于35的串联校正装置。
解:所以其对数频率特性如下:其相频特性:相位裕度不满足要求,并且系统不稳定。
设校正后系统对数频率特性如上(红线所示):则校正后系统传递函数为因为在时(见红线部分),,则→选取,则校正后系统传递函数为其相频特性:相位裕度满足要求。
校正后的对数频率曲线如下:因为所以校正装置为滞后-超前校正。
6-13设一单位反馈系统,其开环传递函数为W(s)=要求校正后的开环频率特性曲线与M=4dB的等M圆相切,切点频率w=3,并且在高频段w>200具有锐截止-3特性,试确定校正装置。
信息文本单项选择题(共20道题,每题4分,共90分)题目1标记题目题干在采用频率法设计校正装置时,串联超前校正网络是利用它()。
选择一项:A. 相位超前特性B. 低频衰减特性C. 相位滞后特性D. 高频衰减特性反馈恭喜您,答对了。
正确答案是:相位超前特性题目2标记题目题干闭环系统因为有了负反馈,能有效地抑制()中参数变换对系统性能的影响。
选择一项:A. 正向及反馈通道B. 反馈通道C. 前馈通道D. 正向通道反馈恭喜您,答对了。
正确答案是:正向及反馈通道题目3标记题目题干从下图所示的系统对数幅频特性来看,该系统需要校正是因为()。
选择一项:A. 系统的抗干扰能力差,需要改变高频段特性。
B. 系统虽然稳定,但稳态和动态响应都不能满足要求,整个特性都需要改变。
C. 系统是稳定的,而且具有满意的动态性能,但稳态误差过大,应改变特性的低频段。
D. 系统是稳定的,且具有满意的稳态性能,但动态响应较差,应改变特性的中频段和高频段。
反馈恭喜您,答对了。
正确答案是:系统是稳定的,而且具有满意的动态性能,但稳态误差过大,应改变特性的低频段。
题目4正确获得4.00分中的4.00分标记题目题干从下图所示的系统对数幅频特性来看,该系统需要校正是因为()。
选择一项:A. 系统是稳定的,且具有满意的稳态性能,但动态响应较差,应改变特性的中频段和高频段。
B. 系统是稳定的,而且具有满意的动态性能,但稳态误差过大,应改变特性的低频段。
C. 系统虽然稳定,但稳态和动态响应都不能满足要求,整个特性都需要改变。
D. 系统的抗干扰能力差,需要改变高频段特性。
反馈恭喜您,答对了。
正确答案是:系统是稳定的,且具有满意的稳态性能,但动态响应较差,应改变特性的中频段和高频段。
题目5正确获得4.00分中的4.00分标记题目题干从下图所示的系统对数幅频特性来看,该系统需要校正是因为()。
选择一项:A. 系统是稳定的,而且具有满意的动态性能,但稳态误差过大,应改变特性的低频段。
控制系统校正与整定控制系统校正与整定是指对已建立的控制系统进行参数调整和优化,以实现系统的稳定性、精度和性能要求。
它是控制系统工程中非常重要的一环,对于保证系统的正常运行和性能提升具有决定性的影响。
一、校正和整定的定义在控制系统中,校正和整定是指调整参数以满足设计要求和性能指标的过程。
校正是针对系统的输出信号与期望信号之间的差异进行调整,以减小误差。
整定则是通过调整控制器的参数,使系统的输出与期望信号更加接近。
二、校正与整定的重要性1. 改善系统的稳定性:校正与整定可以消除系统中的各种误差和不稳定因素,提高系统的稳定性和抗干扰能力,确保系统能够按照预期运行。
2. 提高系统的精度:校正与整定可以通过调整系统参数,提高系统响应速度和精度,降低系统的超调和震荡。
3. 优化系统的性能:校正与整定可以针对不同的反馈、前馈和控制结构,实现系统的最佳性能。
通过优化系统参数,可以使系统的性能指标达到最优。
4. 降低维护成本:经过校正和整定的控制系统,稳定性和精度都得到了提高,从而降低了系统故障的概率,减少了维护成本和人工调试的时间。
三、校正与整定方法1. PID校正方法:PID控制器是常用的控制器类型,其参数校正方法主要包括手动整定、经验整定和自整定等。
- 手动整定:根据系统的动态特性和响应曲线,通过试错法调整P、I和D三个参数,使系统的性能达到最佳。
- 经验整定:根据已有的经验规则和公式,根据系统的性能指标选择合适的参数组合,进行校正。
- 自整定:利用自适应控制算法和模型辨识技术,实时依据系统的响应曲线和误差进行参数调整。
2. 频率响应方法:该方法是基于频率特性的校正方法,通过对系统的幅频和相频特性进行分析和评估,进行校正和整定。
- Bode图法:通过绘制系统的振幅-频率和相位-频率曲线来评估系统的性能,并进行校正和优化。
- 极点配置法:通过对系统的闭环极点位置进行分析和设计,调整相应的参数以优化系统性能。
3. 系统辨识方法:该方法通过对系统的输入输出数据进行分析、建模和参数识别,实现对系统的校正和整定。
控制系统的校正(一)一、校正方式1、串联校正;2、反馈校正;3、对输入的前置校正;4、对干扰的前置校正。
二、校正设计的方法3.等效结构与等效传递函数方法主要是应用开环Bode 图。
基本做法是利用校正装置的Bode ,配合开环增益的调整,修改原系统的Bode 图,使得校正后的Bode 图符合性能指标的要求。
1.频率法2.根轨迹法利用校正装置的零、极点,使校正后的系统,根据闭环主导极点估算的时域性能指标满足要求。
将给定的结构(或传递函数)等效为已知的典型结构或典型的一、二阶系统,并进行对比分析,得出校正网络的参数。
三、串联校正1.超前校正(相位超前校正)2.滞后校正(相位滞后校正()111)(>++=a Ts aTss G c 超前校正装置的传递函数为L (ω)aT m 1=ω20lg G c (jωm )=10lg a 其中:11=tg ()()aT tg T ()−−−ϕωωω11sin 1m a a −−=+ϕ四、超前校正频率法超前校正频率法设计思路:利用超前校正装置提供的正相移,增大校正后系统的相稳定裕度。
因此,通常将校正后系统的截止频率取为:c m=ωω此时,超前装置提供的相移量为:11()sin 1m a a −−=+ϕω新的截止频率位于校正装置两个转折频率的几何中心,即:20lg ()10lg 0m G j a +=a T m 1=ω例1:单位负反馈系统的开环传递函数为)2()(+=s s Ks G 设计校正装置,使得系统的速度误差系数等于20,相稳定裕度。
45≥γ202)()(lim 0==⋅=→K s H s G s K s v 解K=40)15.0(20)(+=ωωωj j j G (1) 确定K 值调整增益后的开环频率特性为srad c /2.61=ω01004518)2.65.0(90180<=⨯−−=−tg γ11sin 1+−=−a a m ϕ(2) 计算原系统相稳定裕度14)(40211=+c c ωω截止频率满足1c ω计算相稳定裕度γ(3) 计算参数{ }a ()111)(>++=a Ts aTss G ca=3.26db 1.526.3lg 10=2020log() 5.12mm ωω=−⨯s rad m /5.8=ω5.81==a T m ω(4) 确定频率mω(5) 计算参数T 00015184511sin +−=+−−a a T =0.065011109.13421.0065.05.090)(−=+−−−=−−−c c c c tg tg tg ωωωωϕ加入校正装置后系统的开环传递函数为)1065.0)(15.0()121.0(20)()(+++=s s s s s G s G c (6) 验证001.45)(180=+=c ωϕγ满足性能指标要求。
自动控制原理第六章控制系统的校正控制系统的校正是为了保证系统的输出能够准确地跟随参考信号变化而进行的。
它是控制系统运行稳定、可靠的基础,也是实现系统优化性能的重要步骤。
本章主要讨论控制系统的校正方法和常见的校正技术。
一、校正方法1.引导校正:引导校正是通过给系统输入一系列特定的信号,观察系统的输出响应,从而确定系统的参数。
最常用的引导校正方法是阶跃响应法和频率扫描法。
阶跃响应法:即给系统输入一个阶跃信号,观察系统输出的响应曲线。
通过观察输出曲线的形状和响应时间,可以确定系统的参数,如增益、时间常数等。
频率扫描法:即给系统输入一个频率不断变化的信号,观察系统的频率响应曲线。
通过观察响应曲线的峰值、带宽等参数,可以确定系统的参数,如增益、阻尼比等。
2.通用校正:通用校正是利用已知的校准装置,通过对系统进行全面的测试和调整,使系统能够输出符合要求的信号。
通用校正的步骤通常包括系统的全面测试、参数的调整和校准装置的校准。
二、校正技术1.PID控制器的校正PID控制器是最常用的控制器之一,它由比例、积分和微分三个部分组成。
PID控制器的校正主要包括参数的选择和调整。
参数选择:比例参数决定控制系统的响应速度和稳定性,积分参数决定系统对稳态误差的响应能力,微分参数决定系统对突变干扰的响应能力。
选择合适的参数可以使系统具有较好的稳定性和性能。
参数调整:通过参数调整,可以进一步改善系统的性能。
常见的参数调整方法有经验法、试错法和优化算法等。
2.校正装置的使用校正装置是进行控制系统校正的重要工具,常见的校正装置有标准电压源、标准电阻箱、标准电流源等。
标准电压源:用于产生已知精度的参考电压,可以用来校正控制系统的电压测量装置。
标准电阻箱:用于产生已知精度的电阻,可以用来校正控制系统的电流测量装置。
标准电流源:用于产生已知精度的电流,可以用来校正控制系统的电流测量装置。
校正装置的使用可以提高系统的测量精度和控制精度,保证系统的稳定性和可靠性。