自動控制原理-第4章-7

4.9基于根軌跡法的串聯(lián)超前-遲后校正如果原系統(tǒng)在動態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)誤差兩方面都不能滿足設(shè)計要求，則可用來改進系統(tǒng)的性能。串聯(lián)超前-遲后校正改善系統(tǒng)的動態(tài)性能減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差1串聯(lián)超前-遲后校正的具體設(shè)計步驟1檢查原系統(tǒng)中積分環(huán)節(jié)數(shù)與穩(wěn)態(tài)誤差所要求的型別是否一致；如果缺少積分環(huán)節(jié)，則首先追加一定數(shù)量的積分環(huán)節(jié)，一并計入中，再進行后續(xù)的設(shè)計步驟。注意：在全部設(shè)計完成之后，不要忘記增加這些積分環(huán)節(jié)，放到串聯(lián)校正環(huán)節(jié)中。22設(shè)計串聯(lián)超前校正，求出超前校正的傳遞函數(shù)；3將與合成新的；4設(shè)計串聯(lián)遲后校正，求出遲后校正的傳遞函數(shù)；35串聯(lián)超前-遲后校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為其中最后一個因子是應(yīng)增加的串聯(lián)積分環(huán)節(jié)；6對校正后的系統(tǒng)進行MATLAB仿真，作出根軌跡和單位階躍響應(yīng)，檢驗是否滿足各項設(shè)計要求。44.10基于根軌跡法的反饋校正4.10.1局部反饋的作用--帶局部反饋的系統(tǒng)方塊圖5系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)由多個環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。系統(tǒng)的開環(huán)極點是每個串聯(lián)環(huán)節(jié)的極點的總和。對上圖中的構(gòu)成局部反饋以后，的開環(huán)極點被小閉環(huán)的閉環(huán)極點所取代。局部反饋回路6于是就改變了其中一個開環(huán)極點的位置，從而改變了根軌跡的形狀和布局，達到期望的位置。使閉環(huán)極點一般來說，大多是使原系統(tǒng)的某些開環(huán)極點向左移動，這樣可以使根軌跡漸近線的交點、根軌跡在實軸上的匯合點向左移動，以致于根軌跡整體向左移動，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。74.10.2局部反饋校正局部反饋校正的具體設(shè)計步驟1作出原系統(tǒng)的根軌跡；2求出滿足設(shè)計要求的閉環(huán)主導(dǎo)極點的位置和；希望閉環(huán)主導(dǎo)極點83在系統(tǒng)的開環(huán)極點中，找出需要改變位置的開環(huán)極點，當(dāng)改變的位置時，可以使根軌跡通過和；4檢驗圍繞是否可以建立局部反饋，即檢驗建立局部反饋的物理可行性；95為使閉環(huán)主導(dǎo)極點達到和，按照根軌跡的輻角條件，求出極點的希望位置；6求出使小閉環(huán)的閉環(huán)極點成為的條件，從而確定小閉環(huán)的參數(shù)；主要是研究小閉環(huán)的特征多項式107對于大閉環(huán)，求出主導(dǎo)極點和所對應(yīng)的開環(huán)放大倍數(shù)，據(jù)此調(diào)整大回路中的放大倍數(shù)。8進行必要的驗算和仿真。11[例4-28]控制系統(tǒng)如圖所示，--采用局部反饋改善系統(tǒng)的性能，要求大閉環(huán)的主導(dǎo)極點為，求參數(shù)、和。12原系統(tǒng)（未加反饋校正以前）方塊圖如下：--13ReIm01010-10-10-20-30-1原系統(tǒng)的根軌跡希望閉環(huán)主導(dǎo)極點14內(nèi)回路（小閉環(huán)）的開環(huán)傳遞函數(shù)：開環(huán)極點：開環(huán)零點：15ReIm0112-1-2-2-3-1小閉環(huán)的根軌跡（以為參數(shù)）16ReIm0局部反饋校正以后系統(tǒng)的根軌跡略圖-2017ReIm-3局部反饋校正以后各開環(huán)極點的位置關(guān)系-20-15首先選定18內(nèi)回路（小閉環(huán)）的開環(huán)傳遞函數(shù)：內(nèi)回路（小閉環(huán)）的閉環(huán)傳遞函數(shù)：小閉環(huán)特征多項式19內(nèi)回路（小閉環(huán)）的閉環(huán)傳遞函數(shù)：內(nèi)回路（小閉環(huán)）放大倍數(shù)（增益）20[例4-29]下圖是一個力矩電機驅(qū)動的低速轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)，擬采用電流反饋和速度反饋來改進系統(tǒng)的性能，使大回路的閉環(huán)主導(dǎo)極點為，求電流反饋系數(shù)、速度反饋系數(shù)及放大器的增益。21---帶有電流反饋和速度反饋的低速轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)22ReIm-1-21-10未采用反饋校正時的根軌跡希望閉環(huán)主導(dǎo)極點23ReIm-2-22-10首先選定24ReIm-4-6-8-1046-4-6-5.33反饋校正后的根軌跡-22-2希望閉環(huán)主導(dǎo)極點25---電流反饋回路的閉環(huán)傳遞函數(shù)26---速度反饋回路的閉環(huán)傳遞函數(shù)27速度反饋回路的閉環(huán)傳遞函數(shù)