6.5反馈校正
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第六章1. 基本概念2. 两种常用校正装置3. 设计方法(1)频率法(2)根轨迹法(3)复合校正 6—1 校正的基本概念一、性能指标的提法:1.稳态误差:Ess 或v Kp Kz Kv 2.动态品质:(1) 时域指标:δ% ts (2)开环频域指标:Wc ν(3)闭环频域指标:Mr Wr 或Wb 如何改变性能的问题?1. 改变系统参数:增大开环传递函数K →ess ↓→h ↘v ↘→σ(改善很有限,且稳态与动态有些矛盾)2. 改变系统结构:增加辅助装置定义:利用增加辅助装置改变系统性能方法称为— 辅助装置包括:校正装置 、控制器、调节器二、校正方式:1. 串联校正:图P36 2. 反馈校正:图 3. 复合校正:(1)按给定输入的 图 目的:理论上可以做到:C (S )=R (S )即C (t )=R (t )(2)按扰动输入的 图 目的:理论上完全消除N (s )对输入影响Cr (s )=0工程上一般采用近似补偿 三、设计方法 (频域法) 1. 试探法(分析法)首先根据检验选定校正装置的基本形式→算出校正装置的参数→检验校正后的性能指标→是否符合; 如果符合则完成设计 ;否从新设计2.综合法(数学法)首先由要求的性能指标→画出希望的开环L(w)曲线→再与原系统的L (W )想比较→得到校正装置的Lc(w)→反写出校正装置的传函6—2常用的校正装置分类:讨论电的校正装置1。
无源校正装置(RC 网络)2。
有源校正装置(运放器)调节器一、无源超前校正装置(RC 网络 传函 伯德图) 电路:U2U1CR2R1传函:(复阻抗法)Gc(s)=1+Tas/a(1+Ts) a 衰减系数 T 时间常数必须补偿a 的衰减:把原K 增加a 倍或再串一个放大器(a 倍) 补偿后:aGc(s)=1+TaS/1+TS (a>1) 二、无源迟后校正装置 电路;6—3一、超前校正问题的提出 例:系统如图所示,要求1. 在单位斜坡输入下稳态误差ess<0.1;2. 开环剪切频率3. 相角裕度 幅值裕度问是否需要校正,怎样校正?解:首先进行稳态计算K=10可以满足稳态误差要求。
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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。
第6章控制系统的设计6.1学习要点1控制系统校正的概念,常用的校正方法、方式;2各种校正方法、方式的特点和适用性;3各种校正方法、方式的一般步骤。
6.2思考与习题祥解题6.1校正有哪些方法?各有何特点?答:控制系统校正有根轨迹方法和频率特性方法。
根轨迹法是一种直观的图解方法,它显示了当系统某一参数(通常为开环放大系数)从零变化到无穷大时,如何根据开环零极点的位置确定全部闭环极点的位置。
因此,根轨迹校正方法是根据系统给定的动态性能指标确定主导极点位置,通过适当配置开环零极点,改变根轨迹走向与分布,使其通过期望的主导极点,从而满足系统性能要求。
频率特性是系统或元件对不同频率正弦输入信号的响应特性。
频域特性简明地表示出了系统各参数对动态特性的影响以及系统对噪声和参数变化的敏感程度。
因此,频率特性校正方法是根据系统性能要求,通过适当增加校正环节改变频率特性形状,使其具有合适的高频、中频、低频特性和稳定裕量,以得到满意的闭环品质。
由于波德图能比较直观的表示改变放大系数和其他参数对频率特性的影响,所以,在用频率法进行校正时,常常采用波德图方法。
系统校正要求通常是由使用单位和被控对象的设计单位以性能指标的形式提出。
性能指标主要有时域和频域两种提法。
针对时域性能指标,通常用根轨迹法比较方便;针对频域性能指标,用频率法更为直接。
根轨迹法是一种直接的方法,常以超调量3% 和调节时间匚作为指标来校正系统。
频域法是一种间接的方法,常以相位裕量和速度误差系数作为指标来校正系统。
题6. 2校正有哪些方式?各有何特点?答:校正有串联校正方式和反馈校正方式。
校正装置串联在系统前向通道中的连接方式称为串联校正。
校正装置接在系统的局部反馈通道中的连接方式称为反馈校正。
如图6.1所示。
图6.1串联校正和反馈校正串联校正方式因其实现简单而最为常见。
反馈校正除能获得串联校正类似的校正效果外,还具有串联校正所不具备的特点:(1)在局部反馈校正中,信号从高能级被引向低能级,因此不需要经过放大;⑵能消除外界扰动或反馈环内部系统参数波动对系统控制性能的影响,提供系统更好的抗干扰能力。