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自动控制讲义6

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§6-3 频率特性法校正 概述：
1．校正的作用.
图6-20: 曲线Ⅰ: K 小,稳态性能不好. 暂态性能满足,稳定性好. 曲线Ⅱ: K 大,稳态性能好.
暂态性能不满足,稳态性能差. 曲线Ⅲ: 加校正后,稳态、暂态、 稳定性均满足要求。

2．频率特性法校正的指标：
开环：c g
K
ωγ，，
闭环：B r r M ωω，， 3．频率特性的分段讨论：
初频段： 反映稳态特性. 中频段: 反映暂态特性,c ω附近. 高频段: 反映抗噪声能力. 4．时域指标与频域指标的转换:220P . 一.超前校正:
实质: c m ωωγ=↑，一般，
步骤:
1.根据对()∞e 的要求确定K.
2.绘原系统的Bode 图并求γ
3.计算需添加的相角超前值c ϕ：ε
γγϕ+-=0c
..205的后移修正修正值～c ωε
---=
4．令α
ϕϕ，并求c m
=。

m
m ϕϕα
sin 1sin 1+-=
时，〉
60m ϕ可考虑用有源校正或二级无源校正网络.
5．找到()()
m c j H j G ωωα
ωω=⇒-=1
lg
10
6．确定超前校正装置的传递函数()s G c
α
ωω
m
T
==
11
()1
1
1
2++=
=
=
Ts Ts s G T
c m
αα
ωαω
7．绘出校正后的Bode 图,验证 ?γγ
=
作用：增大了ωc ，增加了γ，改善了系统的暂态性能，使σ%明显下降 二.滞后校正
作用: <1>.↑
⇒↓γωc
, <2>.()∞↓e
步骤:
1. 根据系统()∞e 要求确定K
2. 绘原系统Bode 图,求γ
3. 求出ε
γγ
+=处的转折频率2c ω
修正值,1510
～=ε 补偿滞后校正带来的相位滞后.
4. ()()
β
βωω⇒=lg 2022c c j H j G
5. 取
10
2
12
2
c c T ωω～
=
6．绘校正后的Bode 图,检验?γγ=
三.滞后—超前校正
滞后—超前校正的一般做法:
1. 根据K 作原系统的Bode 图.
2. 取合适的2c ω.
3. 根据2c ω选滞后校正,10
2
1222
c c T ωω～
=
4. 据滞后环节β
α
1
=⇒,计算超前校正的α
αϕ
+-=-11sin
1
m
,
超前环节根据())lg 20,(22c c G ωω确定.
5. 检验?γγ=。

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自动控制理论讲义——教材《自动控制原理》吴麒主编

自动控制理论讲义——教材《自动控制原理》吴麒主编

前面随动系统的例子
自己推导出 与之间的关系 （1）传递函数 （2）微分方程 二．框图变换 1）交叉反馈
此例说明交叉点左右移动对传递函数的影响，跨越点，求和点要注 意
2）有扰动输入的情况 a)求 y ( s) b)求 y ( s )

r ( s)


（f=0）
（r=0）
f ( s)
c) 为使 y 不受扰动 f 的影响应如何选
把上面的随动系统用传递函数表示，并化成框图
( L[
d2y ] s 2 y ( s ) sy (0) y ' (0) ，什么是零初始条件？ 2 dt
如何从该框图求得 与 之间的关系？
从微分方程 传递函数
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第二章：控制系统的数学模型
§1. 控制系统的微分方程描述 １）R—L—C 电路
根据电路基本原理有:
di uc ur Ri L dt du ic c dt
d 2uc du Lc 2 Rc c u c u r dt dt 2）质量－弹簧－阻尼系统
0
举例： f (t ) 1(t )
1 1 F ( s ) e st dt e st 0 s s 0
常见函数的 Laplace 变换： 1 1(t ) s 1 t 2 s 1 e t s
s 2 s cos t 2 s 2 用 Laplace 变换解微分方程
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自动控制原理实验讲义

自动控制原理实验讲义

自动控制原理实验指导书实验一 控制系统典型环节的模拟一、 实验目的1、掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路2、测量典型环节的阶跃响应曲线3、通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响 二、 实验仪器1、自控原理电子模拟实验箱一台2、电脑一台（虚拟示波器）3、万用表一只 三、 实验原理以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C 输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图1-1所示。

图中Z1和Z2为复数阻抗，它们都是由R 、C 构成。

基于图中A 点的电位为虚地，略去流入运放的电流，则由图1-1得：120)(Z ZU U s G i =-= （1）由上式可求得由下列模拟电路组成的典型环节的 传递函数及其单位阶跃响应。

1、比例环节比例环节的模拟电路如图1-2所示：图1-1、运放的反馈连接1212)(R R Z Z s G ==（2）图1-2 比例环节取参考值K R 1001=，K R 2002=；或其它的阻值。

2、惯性环节惯性环节的模拟电路如图1-3所示：111/1/)(21212212+=+∙=+==TS KCS R R R R CS R CSR Z Z s G （3）图1-3 惯性环节取参考值K R 1001=，K R 1002=，uF C 1=。

3、积分环节积分环节的模拟电路如图1-4所示：TSRCS R CS Z Z s G 111)(12==== （4）图1-4 积分环节取参考值K R 200=，uF C 1=。

4、比例积分环节积分环节的模拟电路如图1-5所示：)11()11(11/1)(2212112121212ST K CS R R R CS R R R CS R CS R R CS R Z Z s G +=+∙=+=+=+==（5）图1-5 比例积分环节取参考值K R 2001=，K R 4002=，uF C 1=。

5、比例微分环节比例微分环节的模拟电路如图1-6所示：)1()1(/1/)(112111212+=+∙=+==S T K CS R R RCS R CS R R Z Z s G D （6）取参考值K R 2001=，K R 2002=，uF C 1.0=。

2014年安装工程专业讲义：自动控制系统

2014年安装工程专业讲义：自动控制系统

2014年安装工程专业讲义：自动控制系统百手整理起驾为您第五节自动控制系统一、自动控制系统基本概念（一）自动控制系统的组成典型反馈控制系统的原理框图如图8.5.1所示。

（1）被控对象。

（2）控制器。

（3）放大变换环节。

（4）校正装置。

（5）反馈环节。

（6）给定环节。

（二）自动控制系统的常用术语二、开、闭环及复合控制系统控制系统按其结构可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统。

（一）开环控制系统开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程，即需要控制的是被控对象的某一量（被控量），而测量的只是给定信号，被控量对于控制作用没有任何影响的系统。

开环控制系统结构简单、稳定性好，但不能自动补偿扰动对输出量的影响。

当系统扰动量产生的偏差可以预先进行补偿或影响不大时，采用开环系统控制是有利的。

当扰动量无法预计或控制系统的精度达不到预期要求时，则采用闭环控制。

（二）闭环控制系统闭环控制是有被控量反馈的控制系统，从系统中信号流向看，系统的输出信号沿反馈通道又回到系统的输入端，构成闭合通道，故称闭环控制系统或反馈控制系统。

闭环控制系统的突出优点是利用偏差来纠正偏差，使系统达到较高的控制精度。

但与开环控制系统相比，闭环系统的结构和构造比较复杂，如果设计不当将会使系统无法正常和稳定地工作。

（三）复合控制系统三、自动控制系统的性能指标考虑动态过程在不同阶段中的特点，工程上通常从稳、准、好三个方面来衡量自动控制系统。

1.稳定性（稳）稳定工作是对所有自动控制系统的基本要求，是一个系统能否工作的前提。

不稳定的系统根本无法完成控制任务。

考虑到实际系统工作环境或参数的变动，可能导致系统不稳定，因此除要求系统稳定外，还要求其具有一定的稳定裕量。

2.稳态精度（准）稳态精度是指系统过渡到新的平衡状态以后，或系统对抗干扰重新恢复平衡后，最终保持的精度。

稳态精度与控制系统的结构、参数及输入信号形式有关。

3.动态过程（好）动态过程是指控制系统的被控量在输入信号作用下随时间变化的全过程。

(整理)自动控制原理讲义

(整理)自动控制原理讲义

自动控制原理：以自动控制系统为对象，学习研究从各类控制系统所抽象出来的，具有共性的规律（组成原理，数学模型，各种分析方法及基本设计方法）。

抽象性、综合性较强，用较多的数学工具解决应用问题。

第一章1.1 引言1.1.1 基本概念（1）自动控制：不需要人直接参与，而使被控量自动的按预定规律变化的过程，叫自动控制。

①不需要人直接参与；②被控量按预定规律变化。

（2）自动控制系统：为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有机组合体①实体；②有机组合1.1.2 自动控制技术及应用自动控制应用极为广泛，在工业、国防、航空航天、交通、农业、经济管理、以及人们的日常生活，处处可见。

1.1.3 自动控制理论的发展 一般可分为三个阶段：（1）第一阶段。

时间为本世纪40～60年代，称为“经典控制理论”时期。

三大分析方法:时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法.（2）第二阶段。

时间为本世纪60～70年代，称为“现代控制理论”时期。

（3）第三阶段。

时间为本世纪70年代末至今。

70年代末，控制理论向着“智能控制”方向发展。

（1）被控对象（2）被控量（被调参数，输出量）（3）给定量（参考输入量，给定信号）（4）扰动量（扰动输入量，扰动信号，干扰量）（5）测量信号（6）偏差信号（详见课本）1.2 自动控制技术中的基本控制方式系统的基本控制方式按有无反馈，即按结构分为三大类：开环控制、闭环控制、复合控制。

1.2.1 开环控制系统 (1)定义开环控制是一种最简单的控制方式，在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。

示意图：优点：结构简单、调整方便、成本低缺点：控制精度低、对扰动没有控制能力。

用于输出精度要求低的场合。

若出现扰动，只能靠人工操作，使输出达到期望值1.2.2 闭环控制系统——重点控制装置与被控对象之间既有正向作用，又有反向联系的控制过程，也称为反馈控制①系统的输出参与控制，系统结构图构成回路②依靠偏差进行控制的系统，只要偏差存在，就有控制作用，其结果试图使偏差减小 ③控制精度高④对系统内部除反馈通道和给定通道外的一切扰动都有抑制作用 ⑤引起振荡1.2.3 复合控制系统将开环控制和闭环控制系统结合在一起，构成复合控制系统。