自動(dòng)控制理論 第六章 校正

自動(dòng)控制理論第六章校正第一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三某個(gè)系統(tǒng)系統(tǒng)分析系統(tǒng)表現(xiàn)如何性能指標(biāo)給定性能指標(biāo)系統(tǒng)不滿足系統(tǒng)改造分析正面問題反面問題第二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三§6.1系統(tǒng)校正基礎(chǔ)1.系統(tǒng)校正的依據(jù)—性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)誤差

靜態(tài)誤差系數(shù)無差度第三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三頻域：開環(huán)增益低頻段斜率開環(huán)截止頻率中頻段斜率中頻段寬度高頻衰減率幅值裕度相角裕度

諧振頻率諧振峰值閉環(huán)頻帶寬度動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)時(shí)域：上升時(shí)間峰值時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間超調(diào)量振蕩次數(shù)第四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三2.校正的結(jié)構(gòu)串聯(lián)校正開環(huán)傳函優(yōu)點(diǎn)：裝置簡(jiǎn)單調(diào)整方便成本低第五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三并聯(lián)校正局部閉環(huán)傳函優(yōu)點(diǎn)：高靈敏度高穩(wěn)定度第六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三§6.2根軌跡法校正1．改造根軌跡

增加開環(huán)極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的影響例

增加開環(huán)極點(diǎn)，使閉環(huán)根軌跡在實(shí)軸分布發(fā)生變化，使根軌跡走向右移，穩(wěn)定性變差。第七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三

增加開環(huán)零點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的影響例增加開環(huán)零點(diǎn)，使閉環(huán)根軌跡在實(shí)軸分布發(fā)生變化，使根軌跡走向左移，穩(wěn)定性變好。第八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三增加偶極子對(duì)系統(tǒng)的影響一對(duì)距離很近的開環(huán)零點(diǎn)和極點(diǎn)，附近沒有其它零極點(diǎn)，稱為偶極子。傳函模幅角增益增加偶極子使增益改變第九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三主導(dǎo)極點(diǎn)的位置與性能指標(biāo)的關(guān)系第十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三2．串聯(lián)微分校正校正裝置傳函微分校正裝置可提供正相角當(dāng)系統(tǒng)根軌跡需左移時(shí)采用此裝置第十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三

微分校正例：已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

要求：階躍響應(yīng)時(shí)，Mp<20，ts<2秒，試用根軌跡法作微分校正。解：1．作原系統(tǒng)的根軌跡圖2．計(jì)算原系統(tǒng)的性能指標(biāo)3．根據(jù)性能指標(biāo)，確定系統(tǒng)的閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)第十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三由圖讀出：第十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三4．在新的主導(dǎo)極點(diǎn)上，由幅角條件計(jì)算需補(bǔ)償?shù)南嘟?．由作圖法確定校正裝置的零、極點(diǎn)第十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三6．由幅角條件確定增益補(bǔ)償值第十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三3．串聯(lián)積分校正

校正裝置該校正網(wǎng)絡(luò)可提供一對(duì)積分偶極子以滿足穩(wěn)態(tài)性能的要求第十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三

積分校正例:已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為要求：1）≧0.45，n≥2，2）Kv≥151/秒,設(shè)計(jì)校正裝置。解:(1)作原系統(tǒng)的根軌跡第十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三第十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三2.檢驗(yàn)動(dòng)態(tài)性能3.在根軌跡上確定滿足性能指標(biāo)的區(qū)域第十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三4.在滿足性能指標(biāo)的區(qū)域的根軌跡上確定主導(dǎo)極點(diǎn)5.確定主導(dǎo)極點(diǎn)上的根軌跡增益第二十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三6.檢驗(yàn)穩(wěn)態(tài)性能7.確定積分校正裝置要求增益補(bǔ)償取第二十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三積分校正裝置為第二十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三§6.3頻率法校正1.超前校正

校正裝置第二十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三第二十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三當(dāng)最大相角為此時(shí)超前校正裝置可提供正的相位角，可彌補(bǔ)被校正系統(tǒng)的相角裕量的不足第二十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三第二十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三校正步驟作原系統(tǒng)的伯德圖L0()

檢驗(yàn)穩(wěn)態(tài)性能，若不滿足，提升曲線L0()

計(jì)算原系統(tǒng)的

若采用超前校正裝置校正第二十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三計(jì)算校正裝置所需提供的最大相角則校正裝置的衰減率計(jì)算校正后的原系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的頻率即為校正后的第二十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三第二十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三計(jì)算校正裝置的轉(zhuǎn)折頻率校正裝置傳函校驗(yàn)第三十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三例：角位移隨動(dòng)系統(tǒng)的開環(huán)特性為要求（1）r(t)=t時(shí)，ess≤0.1弧度（2）c≥4.4，c

≥45用頻率法設(shè)計(jì)校正裝置。解：1.滿足穩(wěn)態(tài)性能，確定開環(huán)增益第三十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三2.作固有特性L0(ω),求取固有性能指標(biāo)3.計(jì)算校正裝置需補(bǔ)償?shù)南嘟铅誱(ω)第三十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三4.確定校正后的ωc5.確定校正裝置的轉(zhuǎn)折頻率6.增益補(bǔ)償?shù)谌?，共四十八頁，編輯?023年，星期三6.校正后的系統(tǒng)開環(huán)傳函7.校驗(yàn)滿足要求第三十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三

4.47-12.238.94-2-2-1第三十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三2.滯后校正

校正裝置傳遞函數(shù)頻率特性第三十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三

具有高頻衰減特性，但存在相位滯后第三十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三

校正步驟作原系統(tǒng)的伯德圖L0()

檢驗(yàn)穩(wěn)態(tài)性能，若不滿足，提升曲線L0()

計(jì)算原系統(tǒng)的

若采用滯后校正裝置校正第三十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三確定校正后的c

第三十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三確定高頻衰減率確定校正裝置的轉(zhuǎn)折頻率第四十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三校驗(yàn)第四十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三例已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)要求:（1）Kv≥30（2）c≥2.3，c

≥40用頻率法設(shè)計(jì)校正裝置。解：1.作固有系統(tǒng)的頻率特性2.計(jì)算固有系統(tǒng)的第四十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三0.020.25第四十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三3.確定校正裝置要求c≥2.3，c≥40采用滯后校正4.確定校正后的c第四十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三5.確定高頻衰減率β=126.確定校正裝置的轉(zhuǎn)折頻率第四十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期三7.校驗(yàn)

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