第6章 线性系统的校正方法(《自动控制原理》课件)

21世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材《自动控制原理》配套讲义,共8章

第六章 线性系统的校正方法6-1 概述 一般控制系统的结构可由下图表示: 一般控制系统的结构可由下图表示 r(t) 执行机构 被控对象 y(t)

实际中, 一旦执行机构和被控对象选定后, 其特性也确定. r(t)是 实际中 一旦执行机构和被控对象选定后 其特性也确定 是 给定的输入信号, 是被控对象的输出信号, 给定的输入信号 y(t)是被控对象的输出信号 也叫被控量 当y(t) 是被控对象的输出信号 也叫被控量.当 不满足人们所期望的要求时, 就将输出y(t)反馈到输入端 构成如 反馈到输入端, 不满足人们所期望的要求时 就将输出 反馈到输入端 下的闭环系统: 下的闭环系统 r(t) e(t) y(t) 控制器 被控对象 执行机构 检测变送器 由图可知, 给定的输入信号r(t)与实际输出 的测量值进行 由图可知 给定的输入信号 与实际输出y(t)的测量值进行 与实际输出 比较得偏差信号e(t),控制器按 的大小和方向以一定的规律给 控制器按e(t)的大小和方向以一定的规律给 比较得偏差信号 控制器按 出控制信号推动执行机构动作使输出y(t)满足人们所期望的要求 满足人们所期望的要求. 出控制信号推动执行机构动作使输出 满足人们所期望的要求 控制器的本质是对其输入信号e(t)按某种运算规律进行运算 按某种运算规律进行运算,这种 控制器的本质是对其输入信号 按某种运算规律进行运算 这种

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运算规律也叫控制规律. 运算规律也叫控制规律 本章的内容仅涉及如何设计控制规律以 满足人们对控制系统的性能要求. 满足人们对控制系统的性能要求

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6-2 输出反馈系统的校正方式与常用校正装置的特性输出反馈系统的校正方式基本分为两类, 一是串联校正,如下 输出反馈系统的校正方式基本分为两类 一是串联校正 如下 图所示: 图所示

R(s)

GC (s)

GP (s)

Y (s)

校正装置 GC (s) 与系统的广义对象GP (s) 串接在前向通道的校 正方式叫串联校正. 正方式叫串联校正 二是并联校正, 如下图所示 二是并联校正 如下图所示:

R(s)

GP1 (s) GC1 (s)

GP2 (s)

Y (s)

GC 2 (s)

校正装置GC (s)与系统的某个或某几个环节反向并接 构成局 与系统的某个或某几个环节反向并接, 部反馈, 称为并联校正. 部反馈 称为并联校正 在介绍校正的方法前, 先介绍常用校正装置的一些特性. 在介绍校正的方法前 先介绍常用校正装置的一些特性

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1. 无源校正网络 一般用阻容四端网络构成无源校正网络. 一般用阻容四端网络构成无源校正网络 (1)无源超前网络 相位超前网络 无源超前网络(相位超前网络 其电路如下图所示: 无源超前网络 相位超前网络) 其电路如下图所示C

u1其传递函数为: 其传递函数为

R1 R2

u2

1 s+ U 2 ( s ) 1 αTs + 1 αT GC ( s ) = = = 1 U1

( s ) α Ts + 1 s+ T R + R2 RR α= 1 T= 1 2 C >1 R2 R1 + R2

(1)

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其零﹑极点在s平面上的位置及对数幅频和相频特性曲线见下图: 其零﹑极点在s平面上的位置及对数幅频和相频特性曲线见下图:L(ω ) db 11

jω 1 T 1 αT

0

αT

αT

1 T

20 lg

1

10lg(1/α )

ω

0

σ

α

φ (ω )90 o

20 db / decφmω

0

ωm

超前网络的特点: 零点在极点的右边; 超前网络的特点 (1) 零点在极点的右边 (2) 网络的稳态增 益小于1,故对输入信号具有衰减作用 故对输入信号具有衰减作用; 从幅频曲线上看, 益小于 故对输入信号具有衰减作用 (3)从幅频曲线上看,有一段 直线的斜率为正20分贝十倍频程 所以超前网络具有微分作用; 分贝十倍频程, 直线的斜率为正 分贝十倍频程 所以超前网络具有微分作用 1 1 α 1 (4) 网络的最大超前相角 φm发生在 ω =ωm = 处, 且φ m = sin α + 1 αT 显然, 越大, 也越大, 微分作用也越强, 显然 α 越大 φm也越大 微分作用也越强 但网络克服干扰信号 的能力越差,分度系数 α 的值一般不大于 的能力越差 分度系数 的值一般不大于20.

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(2)无源滞后网络(相位滞后网络) (2)无源滞后网络(相位滞后网络) 无源滞后网络 滞后网络的电路图, 极点在s 滞后网络的电路图,零﹑极点在s平面上的位置及对数幅频 和相频特性曲线见下图: 和相频特性曲线见下图:R1L(ω ) db

u1

R2C

u220 lg b

1 T

1 bT

1 bT

0

ω 20 db / dec ω

jω 1 bT

φ (ω )

ωm

1 s+ U 2 ( s ) bTs + 1 bT 网络传递函数为: GC ( s) = 网络传递函数为 = =b 1 U1 ( s ) Ts + 1 s+ T R2 b= <1 T = ( R1 + R2 )C R1 + R2

1 T

0

σ

0

φm

90 o

( 2)

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滞后网络的特点 零点在极点的左边; 滞后网络的特点: (1) 零点在极点的左边 (2) 网络的稳态 网络的特点 增 …… 此处隐藏：4967字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……