【图文】第六章 控制系统的校正方法_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
评价文档：
第六章 控制系统的校正方法
上传于||暂无简介
大小：916.50KB
登录百度文库，专享文档复制特权，财富值每天免费拿！
你可能喜欢章滞后校正校正_图文_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
章滞后校正校正
上传于||暂无简介
阅读已结束，如果下载本文需要使用1下载券
想免费下载本文？
定制HR最喜欢的简历
下载文档到电脑，查找使用更方便
还剩32页未读，继续阅读
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢君，已阅读到文档的结尾了呢~~
广告剩余8秒
文档加载中
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
自动控制原理 题库第六章 线性系统校正 习题
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer-4.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口图3.6积分校正网络；传递函数为；1=1?s+Z1（3-2）G（1s）=??s+1；?Ts+；其中；T=R2C,??R1?R2?1R2；积分校正网络零点、极点值分别为；11s=?Z1=?，s=?P1=?T?T；三、微分积分校正；无源阻容元件组成的微分积分的电路图如图3.7所示；图3.7微分积分网络；其传递函数为；GC(s)?(?1s?1)(?2s?1)（3-
积分校正网络
传递函数为
（3-2） G（1s）=??s+1?s?P1
T=R2C,??R1?R2?1
积分校正网络零点、极点值分别为
11s=?Z1=?，s=?P1=? T?T
三、微分积分校正
无源阻容元件组成的微分积分的电路图如图3.7所示。
微分积分网络
其传递函数为
GC(s)?(?1s?1)(?2s?1)
（3-3） 2?1?2s?(?1??2??12)s?1
?1=R1C1，?2=R2C2，?12=R1C2 。
如果选择适当的参数，使公式（3-3）的分母多项式有两个不相等的负实根，即使微分积分网络具有两个不相等的负实极点，则式（3-3）可以改写为
(?1s?1)(?2s?1)GC(s)?
（3-4） （T1s?1）（T2s+1）
同样，通过参数的选择，可以使
T1?????2?T?
（3-5） ?1T2
将式（3-5）的关系代入式（3-4），则得到
T1（s+1）（?T2s+1）
GC（s）=（T1s+1）(T2s+1) （3-6） （s+Zc1）（s+Zc2）
=（s+Pc1）（s+Pc2）
式中，Zc1=
?T1，ZC2=111，PC1=，PC2=。 ?T2T1T2
根轨迹法校正
当控制系统的性能指标为时域参量时，用根轨迹法设计串联校正装置较为方便。由于控制系统的动态性能主要由它的闭环极点、零点在s平面上的分布所决定，因此，应用根轨迹法设计串联校正装置的出发点是，认为经校正后的闭环控制系统具有一对共轭复数主导极点，系统的动态响应主要由这一对主导极点的位置所决定。因此，通常把对控制系统性能指标的要求转化为决定这一对期望主导极点位置的参数?和?n 。当通过调整未校正系统的开环放大倍数不能满足性能指标的要求时，可以引入零点、极点位置适当的校正装置。
采用根轨迹法进行控制系统校正的特点就是如何选择校正装置的零点和极点在s平面上的位置，利用校正装置的零点、极点改变原有系统根轨迹的形状，使校正后系统的根轨迹通过期望闭环主导极点或使校正后系统的实际主导极点与期望主导极点接近，来满足设计指标，从而达到校正的目的。为此，在根轨迹校正中，应该首先建立闭环极点与系统动态性能指标之间的关系，以便使给定的性能指标要求确定希望闭环极点在s平面上的位置。
建立控制系统动态和稳态性能指标与闭环极点位置之间的关系是较为复杂而困难的问题。因为，一方面，除了标准的二阶系统的性能指标和系统参数?和?n之间具有明确的解析式，即性能指标与闭环极点在s平面上的位置具有一一对应的单值关系外，一般的（非标准二阶）控制系统是没有的；另一方面，系统的响应特征不仅与闭环极点有关，而且还与闭环零点在s平面上的位置有关。所以，对于同一组性能指标要求，由于闭环零点的存在及其位置的不同，就有可能有不同的期望闭环极点的位置。因此，根据控制系统性能指标要求准确确定希望闭环极点的位置是不可能的。目前的工程实践中，常常采用近似的方法。对于一般的高阶控制系统，由于其动态响应特征常常有一对闭环共轭复数主导极点所决定，可以找出这一对极点，从而把系统近似看作无零点二阶震荡系统。因此，通常把对系统动态性能指标的要求转化为对系统期望主导极点在s平面上位置的要求。当然，在确定期望主导极点时，要留有余地，以便容许闭环非主导极点及闭环零点对动态响应的影响。一般来说，若校正后闭环系统非主导极点比闭环零点更靠近虚轴，应在调整时间上留有余量；反之，如果闭环零点比主导极点更靠近虚轴，则应在超调量上留有余量。
确定了期望闭环主导极点的容许区域后，具体安置期望闭环主导极点的位置仍有充分的选择余地。显然，理论上讲，期望闭环主导极点位于容许区域内远离s平面虚轴或原点的地方，控制系统的各项动态性能指标越好：超调量? %、上升时间tr 和调整时间都较小，距离越远，系统的各项动态性能指标越好。但是，对于实际的物理系统，并不是闭环主导极点离虚轴越远越好。上述结论对于线性定常系统是适用的，即在严格线性系统的条件下才成立。然而实际上线性系统的假设仅在一定的输入幅值范围内才正确。系统的快速响应是靠谱大误差信号对系统的强励作用而获得的，过分的强励会使系统中的某些元部件饱和，呈现非线性，甚至会造成元部件的损坏。另外，系统反应迅速，表明系统具有宽的频带范围，而过宽的频带会降低系统的信噪比。因此，通常将期望闭环主导极点设置在容许区域内距虚轴不太远的地方。
确定了校正后系统的闭环主导极点位置后，便可根据具体情况选择校正装置，实现对系统的串联校正。根据选定的校正装置的特性，可能有串联超前校正、串联滞后校正和串
联滞后-超前校正等校正方案。
频率特性法校正
如果控制系统的设计任务给定的性能指标为频域特性量，即频域性能指标，如相角稳定裕度? 、开环截止角频率?c 或者谐振峰值Mr 、带宽角频率?b 等，这时一般采用频率特性法设计串联校正装置。
利用频率特性法设计控制系统的串联校正装置，是一种间接设计方法，因为设计结果要满足的是一些域频指标，实质上是一种配置系统滤波特性的方法。
在线性控制系统中，利用频率特性法设计串联校正装置常用的方法有分析法和综合法两种。分析法又称试探法，用这种方法设计串联校正装置比较直观，在物理上易于实现，但要求设计者具有一定的工程设计经验，设计工程带有试探性。这种设计方法在工程技术界曾得到广泛应用。综合法又称期待特性法，这种设计方法从闭环系统性能与开环系统特性密切相关这一概念出发，根据给定的性能指标要求确定系统期望的开环对数幅频特性的形状，然后与校正前原系统不可变部分的开环对数幅频特性进行比较，从而确定校正装置的形式和参数。综合法有广泛的理论意义，但由这种方法得到的满足要求的校正装置的传递函数可能相当复杂，在物理上难以准确实现。然而应当指出，无论是分析法还是综合法，其设计过程一般仅适用于最小相位控制系统。
利用对数频率特性法设计串联校正装置，主要是通过开环对数频率特性（即伯德图）进行的。在开环对数频率特性图上虽然不能严格地给出系统的动态性能，但是却能方便的根据频域性能指标确定校正装置的形式和参数，特别是对于校正系统的高频特性有要求时，采用频率特性法设计串联校正装置较其他方法更为简便。因此，利用频率特性法设计串联校正装置的这种简便性，是由于系统的开环频率特性与闭环系统的时间响应有关。一般地说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能；开环频率特性的中频段表征了闭环系统的动态性能；开环频率特性的高频段表征了闭环系统的复杂性和噪声抑制性能。因此，利用频率特性法设计控制系统，实际上就是在控制系统原有部分的基础上加入频率特性形状合适的校正装置，使校正后控制系统的开环对数幅频特性的形状变成期望的形状：
低频段足够高，以有足够大的开环放大倍数，保证稳态误差的要求；中频段的斜率一般为-20db/dec,并且占据充分宽的频带，以保证系统具有适当的相角稳定裕度；高频段特性应尽快衰减，以降低高频信号的放大系数，削弱噪声影响，如果未校正系统原有部分高频段以符合这一要求，则校正时可以保证高频段原来的形状，以简化校正装置的形式。
一、 串联超前校正
利用超前校正装置对控制系统进行串联校正的基本原理，是利用超前校正装置的相角领先特性，在待校正系统开环对数幅频特性即开环截止角频率?c附近产生一个足够的领先相角，以补偿原系统在?c附近的相角滞后，增加系统的相角稳定裕度，改善闭环控制系统的动态性能，满足性能指标的要求。因此，当通过调整控制系统的开环放大倍数可以满足稳态性能指标的要求，但动态性能不满足要求，又不希望降低系统的快速性时，可以考虑采用串联超前校正。
用频率特性法设计串联超前校正装置的步骤大致如下：
1）根据给定的系统稳态性能指标，确定系统的开环放大倍数k。
2）利用已经确定的开环放大倍数，绘制出待校正系统的开环对数幅频特性，并计算其
??C截止角频率和相角稳定裕度?? ，若满足给定性能指标要求的截止角频率和相角稳定裕
度，则无需引进串联校正装置；若不满足则需要引入串联超前校正装置。
3）根据给定的相角稳定裕度? ，计算超前校正装置需要提供的超前相角? 。? 的确定是一个和其他因素有关的问题。如果截止角频率?c已经给定，就必须计算?c所需的超前相角；而应用给定的性能指标要求的相角稳定裕度? 和待校正系统的相角稳定裕度?? 的差作为? 的估计值。进行超前校正时，校正装置经常需要有一个附加增益，这将导致对数
?幅值曲线上移和?c 右移，从而减小可能获得的相角稳定裕度，所以最终选定的超前相角
=????+（5?~20?）应留有一定的余量，即选择?m??+（10??20?） 。
4）计算超前校正装置的分度系数? 。计算公式为
（3-7） 1?sin?m
5）确定超前校正装置产生最大超前角?m 的角频率?m，并以此角频率作为校正后系统
包含各类专业文献、中学教育、文学作品欣赏、外语学习资料、幼儿教育、小学教育、专业论文、18三阶随动系统串联校正的频率等内容。　
　型三阶系统基本特性; 2.用 Bode 图设计串联校正装置以改善系统性能; 3.应用 ...4-1-2 现系统的性能指标 根据第三章对于给定三阶系统的频率和时域分析可得: ... 　(3)超调量 MpQ30% (4)振荡次数 NQ2 (5)过度过程时间 tpQ0.7s 目...串联校正装置的建议 ? 12 一、KSD-1 工作原理 KSD-1 型晶闸管直流随动系统... 　3.借助 SIMULINK 验证自行设计的校正实验六一、实验目的 随动系统的校正 1.学习...基于频率法的串联校正设计 主要介绍串联校正特性,基于频率特性法确定串联校正参数... 　频率特性_电子/电路_工程科技_专业资料。5.4.3 中...系统的串联校正 期望特性实现系统的串联校正又称为...例 5.10 已知某随动系统框图如图 5-54 所示。... 　位置随动系统的超前校正 1 位置随动系统的原理 1....系统的 Matlab 仿真 由图可知 : 校正前,截止频率 ...对开环传递函数进行串联超前校正,通过提高原系统中... 　KSD-1型晶闸管直流随动控制系统的分析与校正_电力/...本报告主要是采用老师课上所教的串联校正的方法:...(3)震荡次数小于 2 次。 (4)超调量≤30% 。(... 　控制系统串联校正课程设计_工学_高等教育_教育专区。...三、具体控制任务及设计要求 单位负反馈随动系统的...的性能指标的,比如幅值裕度、相位裕度或剪切频率等... 　9 2.5 位置随动系统的截止频率、相角裕度以及幅值...11 3.1 利用超前网络进行串联校正的基本原理 ......图2-6 系统结构框图 2.3 位置随动系统的信号流图... 　若单从稳定性考虑,将校正 网络放置在反馈回路上也很常见。 (2)本实验取三阶...系统属于 0 型系统,其 阶跃响应存在常数误差;在稳定性方面,其截止频率ω = ...