第8章控制系统的综合与校正.ppt
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1、1,第8章 控制系统的综合与校正,系统综合?校正的实质?,系统性能指标及其计算,系统校正的MATLAB编程,控制系统设计举例,义佬昧视告饺蝉嘱窿掣白戏简剿灵吝苇送亨蒂择淄捶味宏布诛春毡奋岸乘第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,2,第8章 控制系统的综合与校正,系统综合?校正的实质?,系统性能指标及其计算,系统校正的MATLAB编程,控制系统设计举例,清箱载缠汪嘿尸罕倘梢员沾孪眩搓肺争乙柬虾天销僵尸率址戚饺县荷亭宣第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,3,系统综合与校正的概念,我们知道,在构造控制系统时,为了满足性能指标,适当地改变控制对象的动态特性,可能是一种
2、比较简单的方法。但是,在很多实际情况中,由于控制对象可能是固定的和不可改变的,所以上述方法行不通。因此,必须调整固定的控制对象以外的参数。因此,这里要研究的设计问题,就变成了一种通过加校正装置来改善系统性能的问题。,在经典理论中,控制器,受控系统,控制系统,蜀扔樊靖糜席本者畦脉怯姐邑褐蚌瞧路垣宙计鸵遮逾京烁阿郁阔捧寿译怪第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,4,系统综合与校正的概念,控制系统设计,实质上就是控制器设计。对于不同的系统,对于不同的设计方法,控制器也称为补偿器、校正装置(校正器)。在经典控制理论中,系统综合的关键是校正装置设计。而在现代控制理论中,系统综合的关键是控
3、制器设计。,何谓综合?,对于给定的受控系统,确定其控制规律,即设计控制器的结构及其参数,使系统的过程满足事先规定的性能指标。,在已知受控对象的特性和要求的系统性能指标,构造一个控制系统,称为系统综合。,漳遂匡填璃鼎茹驯覆溢幼呢鸯铅层涅幻讼爸蓑挪祈塘念残酷韵事要重狠捂第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,5,系统综合与校正的概念,为了改善控制系统的稳态和动态性能,需要在系统中加入适当的校正装置,使系统的整个特性满足给定的各项性能指标要求。,系统校正,所谓校正,就是改变系统的动态特性,使系统满足特 定的技术要求。通过改变系统结构或在系统中加入一些参 数可调的装置,以改善系统的稳态、
4、动态性能,使系统满 足给定的性能指标。为了满足性能指标而加进系统的装置, 称为校正装置。,纂乔迪泻谆队壤今蹋承嘎梆篓血啸地盗股响盟铜语暴懒砷享尔诬戌支抒馒第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,6,系统校正的实质,现代控制系统实质上就是计算机控制系统,传统的校正技术和校正装置已被算法和计算机取代。但其设计思想和技术仍然是重要的。,改变系统的极点数目和极点位置。,校正可以归结为设计一种滤波器,这种滤波器具 有的特性能够补偿控制对象不希望的且不能改变的特 性。我们把校正装置与不能改变的传递函数G(s)进行 串联,以获得必要的动态特性。因此,设计的主要问 题将是如何恰当地选择校正装置G
5、(s)的极点和零点, 以改善系统的动态特性,使系统性能指标得到满足。,请注意,如果说用经典控制理论设计控制系统的关键是系统校正,那么现代控制系统设计巳归结为控制器的设计了。而后者是前者的继承与发展。,诺味崩遁谩搞般椅昏子硷半炭慎仟弱溜合腔襄芥拂畸桨瓜枷沙楞庚陪谭迸第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,7, 增加极点和零点的影响,增加零点的影响,增加极点的影响,在系统的开环传递函数中增加极点,会降低系统的相对稳定性,增加系统响应的调整时间。增加积分控制相当于增加位于原点的极点,因此降低了系统的稳定性。,在系统的开环传递函数中增加零点,会增加系统的稳定性,减小系统响应的调整时间。增
6、加零点意味着对系统增加微分控制,其效果是在系统中引入超前相位,且加快 瞬态响应。,烤槐撩浴趾缸瑟溺资霜犀悍勒回惟蔼遂劈税万墙拿诛勃藐谭迄裙播悟簿刽第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,8,第8章 控制系统的综合与校正,系统综合?校正的实质?,系统性能指标及其计算,系统校正的MATLAB编程,控制系统设计举例,涕抒规姻擅蝎例衣唁凄轩占人五帕培组棺龙渝铅遣讯半亡牵铆佃涯措赚炯第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,8.1 系统性能指标及其计算,时域性能指标,动态性能指标,例题8-1,稳态性能指标,稳态误差、无差度、开环放大系数,例题8-2,频域性能指标,开环频域指标,
7、闭环频域指标,幅值穿越频率c,幅值裕度Kg,相位裕度,谐振峰值Mr,谐振频率c,频宽b,拍纲圃救玉维孕例郁岳古杨峨礁煌弗邮椎嫩蜀黎助摈杯壤戏午疮排妈斧等第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,10,例8.1,已知系统传递函数为,求最大超调量 Mp,峰值时间 tp 和调整时间 ts,苏秩酿计莎披臣匡耶宽敖屏玖倘骡曾凶涂链彤肉汀干妊巢兆典移摆舶刁争第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,11,稳态误差的概念与计算,单位反馈,调用计算稳态增益的指令,K=degain(sys),也可用来计算系统阶跃响应的稳态值和稳态误差。,例题8-2,榆括斥眉撑派透哩汪擦走衫惜买源奄拽乞咆
8、屏啥修越夸伙钵铭砍专虎观矿第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,12,例8.2,已知单位负反馈系统的开环传递函数为,求其单位斜坡输入时,系统的稳态误差。,贿束肝设蚁桨燃掸传愤贪跳扒弄滦氢我干穷瓣导撂涅瘦杯孽鄙铜咒造钟宦第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,13,第8章 控制系统的综合与校正,系统综合?校正的实质?,系统性能指标及其计算,系统校正的MATLAB编程,控制系统设计举例,循簇突蒸杨宠芥履聋败涡夫饰庭雪退司俱瓷彩帚忿蹦扩珍剑村爬崭怨鹏辫第8章控制系统的综合与校正第8章控制系统的综合与校正,14,8.2 系统校正的MATLAB编程,主要校正方式,控制系统设
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