自动控制原理课件之第六章线性系统的校正方法.ppt
《自动控制原理课件之第六章线性系统的校正方法.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动控制原理课件之第六章线性系统的校正方法.ppt(35页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、自动控制原理杭州电子科技大学杭州电子科技大学“自动控制原理自动控制原理”精品课程课题组精品课程课题组2008.122006年度浙江省精品课程第六章 线性系统的校正方法引言引言6.1 系统校正设计基础系统校正设计基础6.2 线性系统的基本控制规律线性系统的基本控制规律6.3 串联校正串联校正6.4 反馈校正和复合校正反馈校正和复合校正1.1.1.1.线性控制系统理论的基本内容线性控制系统理论的基本内容线性控制系统理论的基本内容线性控制系统理论的基本内容l l系系系系统统统统建建建建模模模模:微微微微分分分分/差差差差分分分分方方方方程程程程、传传传传递递递递函函函函数数数数、方方方方框框框框图图
2、图图、信号流图、频率特性、状态空间表达式等信号流图、频率特性、状态空间表达式等信号流图、频率特性、状态空间表达式等信号流图、频率特性、状态空间表达式等l l系系系系统统统统分分分分析析析析:时时时时域域域域分分分分析析析析、频频频频域域域域分分分分析析析析、根根根根轨轨轨轨迹迹迹迹分分分分析析析析、状态空间分析等状态空间分析等状态空间分析等状态空间分析等l l系系系系统统统统综综综综合合合合:校校校校正正正正、状状状状态态态态空空空空间间间间综综综综合合合合法法法法、鲁鲁鲁鲁棒棒棒棒优优优优化化化化法等法等法等法等引言2.2.2.2.控制系统设计和校正控制系统设计和校正控制系统设计和校正控制系
3、统设计和校正设设设设计计计计问问问问题题题题:根根根根据据据据给给给给定定定定被被被被控控控控对对对对象象象象和和和和自自自自动动动动控控控控制制制制的的的的技技技技术术术术要要要要求求求求,进进进进行行行行控控控控制制制制器器器器设设设设计计计计,使使使使控控控控制制制制器器器器与与与与被被被被控控控控对对对对象象象象组组组组成成成成的的的的系统能较好地完成自动控制任务。系统能较好地完成自动控制任务。系统能较好地完成自动控制任务。系统能较好地完成自动控制任务。校校校校正正正正问问问问题题题题:一一一一种种种种原原原原理理理理性性性性的的的的局局局局部部部部设设设设计计计计。在在在在系系系系统
4、统统统的的的的基基基基本本本本部部部部分分分分(通通通通常常常常指指指指对对对对象象象象、执执执执行行行行机机机机构构构构、测测测测量量量量元元元元件件件件等等等等主主主主要要要要部部部部件件件件)已已已已确确确确定定定定的的的的条条条条件件件件下下下下,设设设设计计计计校校校校正正正正装装装装置置置置的的的的传传传传函函函函和和和和调调调调整整整整系统放大倍数,使系统动态性能满足一定的要求。系统放大倍数,使系统动态性能满足一定的要求。系统放大倍数,使系统动态性能满足一定的要求。系统放大倍数,使系统动态性能满足一定的要求。两两两两者者者者区区区区别别别别:设设设设计计计计问问问问题题题题要要要
5、要求求求求设设设设计计计计整整整整个个个个控控控控制制制制器器器器(包包包包括括括括设设设设备备备备选选选选型型型型、可可可可靠靠靠靠性性性性、经经经经济济济济性性性性等等等等实实实实际际际际问问问问题题题题),而而而而校校校校正正正正问问问问题题题题设设设设计的只是控制器的一部分(校正装置)。计的只是控制器的一部分(校正装置)。计的只是控制器的一部分(校正装置)。计的只是控制器的一部分(校正装置)。3.3.3.3.校正问题的三要素校正问题的三要素校正问题的三要素校正问题的三要素系系系系统统统统基基基基本本本本部部部部分分分分(原原原原有有有有部部部部分分分分、固固固固有有有有部部部部分分分分
6、):被被被被控控控控对对对对象象象象、控控控控制制制制器器器器基基基基本本本本部部部部分分分分(放放放放大大大大元元元元件件件件、测测测测量量量量元元元元件件件件)。放大元件增益可调,其余参数固定放大元件增益可调,其余参数固定放大元件增益可调,其余参数固定放大元件增益可调,其余参数固定给定给定给定给定系统的性能要求系统的性能要求系统的性能要求系统的性能要求给定给定给定给定校校校校正正正正装装装装置置置置:当当当当通通通通过过过过调调调调整整整整放放放放大大大大元元元元件件件件增增增增益益益益仍仍仍仍不不不不能能能能满满满满足足足足系系系系统统统统性性性性能能能能时时时时,需需需需要要要要增增增
7、增加加加加附附附附加加加加装装装装置置置置来来来来改改改改善善善善系系系系统统统统性性性性能能能能需设计(未知)需设计(未知)需设计(未知)需设计(未知)4.4.4.4.校正的实质校正的实质校正的实质校正的实质通过改变系统的零极点来改变系统性能。通过改变系统的零极点来改变系统性能。通过改变系统的零极点来改变系统性能。通过改变系统的零极点来改变系统性能。5.5.5.5.校正装置的实现校正装置的实现校正装置的实现校正装置的实现l l通通通通常常常常是是是是参参参参数数数数易易易易于于于于调调调调整整整整的的的的专专专专用用用用装装装装置置置置(模模模模电电电电或或或或数数数数电电电电装装装装置)置
8、)置)置)l l校校校校正正正正方方方方式式式式多多多多样样样样化化化化:串串串串联联联联校校校校正正正正、反反反反馈馈馈馈校校校校正正正正、前前前前馈馈馈馈补补补补偿等偿等偿等偿等l l注意注意注意注意:校正方案不唯一:校正方案不唯一:校正方案不唯一:校正方案不唯一6.1 系统校正设计基础系统校正设计基础一、性能指标一、性能指标评评评评价价价价控控控控制制制制系系系系统统统统优优优优劣劣劣劣的的的的性性性性能能能能指指指指标标标标是是是是由由由由系系系系统统统统在在在在典典典典型型型型输输输输入入入入下输出响应的某些特点统一规定的。下输出响应的某些特点统一规定的。下输出响应的某些特点统一规定
9、的。下输出响应的某些特点统一规定的。1.1.常用时域性能指标常用时域性能指标常用时域性能指标常用时域性能指标(主要对阶跃响应定义)(主要对阶跃响应定义)(主要对阶跃响应定义)(主要对阶跃响应定义)l l超超超超调调调调量量量量、调调调调节节节节时时时时间间间间、上上上上升升升升时时时时间间间间、无无无无差差差差度度度度、稳稳稳稳态态态态误差或开环增益等。误差或开环增益等。误差或开环增益等。误差或开环增益等。2.2.常用的频域指标常用的频域指标常用的频域指标常用的频域指标l l闭环频域指标闭环频域指标闭环频域指标闭环频域指标:峰值比:峰值比:峰值比:峰值比MMr r/M/M0 0、峰值频率、带宽
10、、峰值频率、带宽、峰值频率、带宽、峰值频率、带宽l l开环频域指标开环频域指标开环频域指标开环频域指标:剪切频率、稳定裕度:剪切频率、稳定裕度:剪切频率、稳定裕度:剪切频率、稳定裕度3.3.常用的复数域指标常用的复数域指标常用的复数域指标常用的复数域指标l l通常以系统闭环极点在复平面的分布区域来定义。通常以系统闭环极点在复平面的分布区域来定义。通常以系统闭环极点在复平面的分布区域来定义。通常以系统闭环极点在复平面的分布区域来定义。几点说明:几点说明:几点说明:几点说明:上上上上述述述述这这这这些些些些性性性性能能能能指指指指标标标标之之之之间间间间有有有有一一一一定定定定的的的的换换换换算算
11、算算关关关关系系系系,但但但但有有有有时时时时很复杂。很复杂。很复杂。很复杂。动动动动态态态态性性性性能能能能各各各各指指指指标标标标之之之之间间间间对对对对系系系系统统统统的的的的参参参参数数数数与与与与结结结结构构构构的的的的要要要要求求求求往往往往往存在矛盾往存在矛盾往存在矛盾往存在矛盾。l l稳稳稳稳态态态态误误误误差差差差与与与与稳稳稳稳定定定定性性性性对对对对系系系系统统统统开开开开环环环环增增增增益益益益、积积积积分分分分环环环环节节节节数目的要求;数目的要求;数目的要求;数目的要求;l l系统快速性与抑制噪声能力对带宽的要求。系统快速性与抑制噪声能力对带宽的要求。系统快速性与抑
12、制噪声能力对带宽的要求。系统快速性与抑制噪声能力对带宽的要求。性性性性能能能能指指指指标标标标通通通通常常常常由由由由控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的使使使使用用用用单单单单位位位位或或或或被被被被控控控控对对对对象象象象的的的的制造单位提出。制造单位提出。制造单位提出。制造单位提出。一个具体系统对指标的要求应有所侧重一个具体系统对指标的要求应有所侧重一个具体系统对指标的要求应有所侧重一个具体系统对指标的要求应有所侧重l l调速系统对平稳性和稳态精度要求严格;调速系统对平稳性和稳态精度要求严格;调速系统对平稳性和稳态精度要求严格;调速系统对平稳性和稳态精度要求严格;l l随动系统对快速
13、性期望很高。随动系统对快速性期望很高。随动系统对快速性期望很高。随动系统对快速性期望很高。性能指标的提出要有依据,不能脱离实际性能指标的提出要有依据,不能脱离实际性能指标的提出要有依据,不能脱离实际性能指标的提出要有依据,不能脱离实际l l负载能力的约束;负载能力的约束;负载能力的约束;负载能力的约束;l l能源功率的约束等。能源功率的约束等。能源功率的约束等。能源功率的约束等。二、几种校正方式二、几种校正方式根根根根据据据据校校校校正正正正装装装装置置置置加加加加入入入入系系系系统统统统的的的的方方方方式式式式和和和和所所所所起起起起的的的的作作作作用用用用不不不不同同同同,可将其作如下分类
14、:可将其作如下分类:可将其作如下分类:可将其作如下分类:相当于相当于对给定对给定值信号值信号进行整进行整形和滤形和滤波后再波后再送入反送入反馈系统馈系统对对扰扰动动信信号号直直接接或或间间测测量量,形形成成附附加加扰扰动动补补偿偿通通道道说明:说明:说明:说明:串串串串联联联联校校校校正正正正和和和和反反反反馈馈馈馈校校校校正正正正属属属属于于于于主主主主反反反反馈馈馈馈回回回回路路路路之之之之内内内内的的的的校校校校 正。正。正。正。前馈补偿和扰动补偿属于主回路之外校正。前馈补偿和扰动补偿属于主回路之外校正。前馈补偿和扰动补偿属于主回路之外校正。前馈补偿和扰动补偿属于主回路之外校正。对对对对
15、系系系系统统统统校校校校正正正正可可可可采采采采取取取取以以以以上上上上几几几几种种种种方方方方式式式式中中中中任任任任何何何何一一一一种种种种,也也也也可采用某种组合。可采用某种组合。可采用某种组合。可采用某种组合。三、校正设计的方法三、校正设计的方法1.1.1.1.频率法频率法频率法频率法l l基基基基本本本本思思思思想想想想:利利利利用用用用适适适适当当当当校校校校正正正正装装装装置置置置的的的的BodeBodeBodeBode图图图图,配配配配合合合合开开开开环环环环增增增增益益益益调调调调整整整整来来来来修修修修改改改改原原原原来来来来开开开开环环环环系系系系统统统统BodeBode
16、BodeBode图图图图,使使使使得得得得开开开开环环环环系系系系统统统统经经经经校校校校正正正正和和和和增增增增益益益益调调调调整整整整后后后后的的的的BodeBodeBodeBode图图图图符符符符合合合合性性性性能能能能指指指指标要求。标要求。标要求。标要求。原开环Bode图校正环节Bode图增益调整校正后的开环Bode图2.2.2.2.根轨迹法根轨迹法根轨迹法根轨迹法在在在在系系系系统统统统中中中中加加加加入入入入校校校校正正正正装装装装置置置置,相相相相当当当当于于于于增增增增加加加加了了了了新新新新的的的的开开开开环环环环零零零零极极极极点点点点,这这这这些些些些零零零零极极极极点
17、点点点将将将将使使使使校校校校正正正正后后后后的的的的闭闭闭闭环环环环根根根根轨轨轨轨迹迹迹迹,向向向向有有有有利利利利于于于于改改改改善善善善系系系系统统统统性性性性能能能能的的的的方方方方向向向向改改改改变变变变,系系系系统统统统闭闭闭闭环环环环零零零零极点重新布置,从而满足闭环系统性能要求。极点重新布置,从而满足闭环系统性能要求。极点重新布置,从而满足闭环系统性能要求。极点重新布置,从而满足闭环系统性能要求。6.2 线性系统的基本控制规律线性系统的基本控制规律 问题的提出问题的提出问题的提出问题的提出确确确确定定定定校校校校正正正正装装装装置置置置的的的的具具具具体体体体形形形形式式式式
18、时时时时,应应应应先先先先了了了了解解解解校校校校正正正正装装装装置置置置所提供的控制规律,以便选择相应的元件。所提供的控制规律,以便选择相应的元件。所提供的控制规律,以便选择相应的元件。所提供的控制规律,以便选择相应的元件。比比比比例例例例、微微微微分分分分、积积积积分分分分,或或或或其其其其组组组组合合合合,如如如如比比比比例例例例微微微微分分分分、比比比比例例例例积积积积分分分分、比比比比例例例例积积积积分分分分微微微微分分分分等等等等,是是是是最最最最基基基基本本本本的的的的控制规律。控制规律。控制规律。控制规律。增增增增加加加加校校校校正正正正装装装装置置置置,可可可可改改改改变变变
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动控制 原理 课件 第六 线性 系统 校正 方法
限制150内