机械控制工程基础第六章10896.pptx
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1、第六章第六章 系统的性能与校正系统的性能与校正一、系统的性能指标一、系统的性能指标1.1.1.1.时域性能指标时域性能指标时域性能指标时域性能指标3.3.3.3.综合性能指标综合性能指标综合性能指标综合性能指标(误差准则误差准则误差准则误差准则)2.2.2.2.频域性能指标频域性能指标频域性能指标频域性能指标瞬态性能指标瞬态性能指标瞬态性能指标瞬态性能指标 稳态性能指标稳态性能指标稳态性能指标稳态性能指标 (稳态误差)(稳态误差)(稳态误差)(稳态误差)延迟时间延迟时间延迟时间延迟时间t td d ;上升时间上升时间上升时间上升时间t tr r ;峰值时间峰值时间峰值时间峰值时间t tP P
2、;最大超调量最大超调量最大超调量最大超调量MMP P;调整时间调整时间调整时间调整时间t tS S(或过渡过程时间或过渡过程时间或过渡过程时间或过渡过程时间)相位裕度相位裕度相位裕度相位裕度 ;增益增益增益增益(或幅值或幅值或幅值或幅值)裕度裕度裕度裕度K Kg g;复现频率复现频率复现频率复现频率 mm及复现带宽及复现带宽及复现带宽及复现带宽0 0 0 0 mm ;谐振频率谐振频率谐振频率谐振频率 r r及谐振峰值及谐振峰值及谐振峰值及谐振峰值MMr r ;截止频率截止频率截止频率截止频率 b b及截止带宽及截止带宽及截止带宽及截止带宽(简称带宽简称带宽简称带宽简称带宽)0)0)0)0 b
3、b 。制作:华中科技大学1.1.校正的概念校正的概念二、系统的校正二、系统的校正放大放大放大放大执行执行执行执行被控对象被控对象被控对象被控对象测量测量测量测量KK(可调)(可调)(可调)(可调)惟有增益惟有增益惟有增益惟有增益KK可可可可调调调调KK ,稳态误差,稳态误差,稳态误差,稳态误差,响应加快,但稳定性下降;,响应加快,但稳定性下降;,响应加快,但稳定性下降;,响应加快,但稳定性下降;仅靠增益调整一般难以同时满足所有的性能指标仅靠增益调整一般难以同时满足所有的性能指标仅靠增益调整一般难以同时满足所有的性能指标仅靠增益调整一般难以同时满足所有的性能指标制作:华中科技大学1.1.校正的概
4、念校正的概念二、系统的校正二、系统的校正 原系统(原系统(原系统(原系统(P=0P=0)不稳定不稳定不稳定不稳定 减小减小减小减小K K稳定,但对稳态性能不利稳定,但对稳态性能不利稳定,但对稳态性能不利稳定,但对稳态性能不利 加入新环节(改变系统的频率特性曲线)加入新环节(改变系统的频率特性曲线)加入新环节(改变系统的频率特性曲线)加入新环节(改变系统的频率特性曲线)稳定,但不改变稳态性能稳定,但不改变稳态性能稳定,但不改变稳态性能稳定,但不改变稳态性能制作:华中科技大学1.1.校正的概念校正的概念二、系统的校正二、系统的校正 原系统(原系统(原系统(原系统(P=0P=0)稳定,但相位裕度小,
5、调整时间长稳定,但相位裕度小,调整时间长稳定,但相位裕度小,调整时间长稳定,但相位裕度小,调整时间长减小减小减小减小K K,不改变,不改变,不改变,不改变相位裕度相位裕度相位裕度相位裕度 加入新环节加入新环节加入新环节加入新环节产生正的相移,提高相位裕度产生正的相移,提高相位裕度产生正的相移,提高相位裕度产生正的相移,提高相位裕度制作:华中科技大学1.1.校正的概念校正的概念二、系统的校正二、系统的校正校正(补偿):校正(补偿):校正(补偿):校正(补偿):在系统中增加新的环节,以改在系统中增加新的环节,以改在系统中增加新的环节,以改在系统中增加新的环节,以改善系统的性能善系统的性能善系统的性
6、能善系统的性能在提高某些性能指标的同时,能保证其它性能在提高某些性能指标的同时,能保证其它性能在提高某些性能指标的同时,能保证其它性能在提高某些性能指标的同时,能保证其它性能指标满足要求;指标满足要求;指标满足要求;指标满足要求;制作:华中科技大学2.2.校正的分类校正的分类二、系统的校正二、系统的校正串联校正串联校正串联校正串联校正:增益调整;增益调整;增益调整;增益调整;相位超前;相位超前;相位超前;相位超前;相位滞后;相位滞后;相位滞后;相位滞后;相位超前相位超前相位超前相位超前滞后滞后滞后滞后反馈校正反馈校正反馈校正反馈校正顺馈校正顺馈校正顺馈校正顺馈校正:开环开环开环开环复合控制复合
7、控制复合控制复合控制制作:华中科技大学1.1.相位超前校正相位超前校正使某频段的相位增加使某频段的相位增加三、串联校正三、串联校正dBdB 9090180180dBdB 9090180180270270不稳定不稳定不稳定不稳定稳定,相位裕度不够稳定,相位裕度不够稳定,相位裕度不够稳定,相位裕度不够制作:华中科技大学1.1.相位超前校正相位超前校正典型物理环节典型物理环节典型物理环节典型物理环节:传递函数传递函数传递函数传递函数:幅频特性:幅频特性:幅频特性:幅频特性:频率特性频率特性频率特性频率特性:相频特性:相频特性:相频特性:相频特性:Gc(j)=(j)=arctgT-arctg T 0
8、制作:华中科技大学1.1.相位超前校正相位超前校正不同时的不同时的不同时的不同时的Nyquist Nyquist 图:图:图:图:BodeBodeBodeBode图图图图:(0.10.1,T=TT=T1 1,T,T2 2,T,T3 3)由:由:由:由:有:有:有:有:最大相移最大相移最大相移最大相移处的频率处的频率处的频率处的频率显然显然显然显然(位于两个转折频率的对数中点,即(位于两个转折频率的对数中点,即(位于两个转折频率的对数中点,即(位于两个转折频率的对数中点,即BodeBodeBodeBode图上的几何中点)图上的几何中点)图上的几何中点)图上的几何中点)最大相移:最大相移:最大相移
9、:最大相移:制作:华中科技大学相位超前校正设计举例相位超前校正设计举例稳态性能指标:稳态性能指标:稳态性能指标:稳态性能指标:单位恒速输入时的稳态误差单位恒速输入时的稳态误差单位恒速输入时的稳态误差单位恒速输入时的稳态误差e essss0.050.050.050.05;频域性能指标频域性能指标频域性能指标频域性能指标:相位裕度:相位裕度:相位裕度:相位裕度 50505050,增益裕度,增益裕度,增益裕度,增益裕度20202020lgKlgKg g10dB10dB。性能要求性能要求性能要求性能要求:要求的开环增益要求的开环增益要求的开环增益要求的开环增益:未加校正时的频率特性未加校正时的频率特性
10、未加校正时的频率特性未加校正时的频率特性:系统稳定,且系统稳定,且系统稳定,且系统稳定,且增益裕度增益裕度增益裕度增益裕度10dB10dB,但,但,但,但相位裕度相位裕度相位裕度相位裕度 50505050,不满足,不满足,不满足,不满足性能要求。性能要求。性能要求。性能要求。制作:华中科技大学相位超前校正设计举例相位超前校正设计举例需增加的相位超前量需增加的相位超前量需增加的相位超前量需增加的相位超前量:mm5050 1717 5 5 3838 由:由:由:由:得到对应的得到对应的得到对应的得到对应的值约为值约为值约为值约为0.240.240.240.24 校正环节在校正环节在校正环节在校正环
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