機械控制工程基礎第六章

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,制作：華中科技大學,熊良才、吳波、陳良才,*,第六章 系統(tǒng)的性能與校正,一、系統(tǒng)的性能指標,時域性能指標,綜合性能指標(誤差準則),頻域性能指標,瞬態(tài)性能指標,穩(wěn)態(tài)性能指標,（穩(wěn)態(tài)誤差）,延遲時間,t,d,；,上升時間,t,r,；,峰值時間,t,P,；,最大超調量,M,P,；,調整時間,t,S,(或過渡過程時間),相位裕度,；,增益(或幅值)裕度,K,g,；,復現(xiàn)頻率,m,及復現(xiàn)帶寬0,m,；,諧振頻率,r,及諧振峰值,M,r,；,截止頻率,b,及截止帶寬(簡稱帶寬)0,b,。,制作：華中科技大學,校正的概念,

2、二、系統(tǒng)的校正,放大,執(zhí)行,被控對象,測量,K,（可調）,惟有增益,K可,調,K,，穩(wěn)態(tài)誤差，響應加快，但穩(wěn)定性下降；,僅靠增益調整一般難以同時滿足所有的性能指標,制作：華中科技大學,校正的概念,二、系統(tǒng)的校正, 原系統(tǒng)（,P=0,）,不穩(wěn)定, 減小,K,穩(wěn)定，但對穩(wěn)態(tài)性能不利, 加入新環(huán)節(jié)（改變系統(tǒng)的頻率特性曲線）,穩(wěn)定，但不改變穩(wěn)態(tài)性能,制作：華中科技大學,校正的概念,二、系統(tǒng)的校正, 原系統(tǒng)（,P=0,）,穩(wěn)定，但相位裕度小，調整時間長,減小,K,，不改變,相位裕度, 加入新環(huán)節(jié),產(chǎn)生正的相移，提高相位裕度,制作：華中科技大學,校正的概念,二、系統(tǒng)的校正,校正（補償）：,在系統(tǒng)中增加新的

3、環(huán)節(jié)，以改善系統(tǒng)的性能,在提高某些性能指標的同時，能保證其它性能指標滿足要求；,制作：華中科技大學,校正的分類,二、系統(tǒng)的校正,串聯(lián)校正,：,增益調整；,相位超前；,相位滯后；,相位超前滯后,反饋校正,順饋校正,：,開環(huán),復合控制,制作：華中科技大學,相位超前校正,使某頻段的相位增加,三、串聯(lián)校正,dB,90,180,dB,90,180,270,不穩(wěn)定,穩(wěn)定，相位裕度不夠,制作：華中科技大學,相位超前校正,典型物理環(huán)節(jié),：,傳遞函數(shù),：,幅頻特性：,頻率特性,：,相頻特性：,G,c,(j,)=,(j,),=arctgT,-arctg,T,0,制作：華中科技大學,相位超前校正,不同時的,Nyqu

4、ist,圖：,Bode圖,：,(,0.1,，,T= T,1,T,2,T,3,),由：,有：,最大相移處的頻率,顯然,（位于兩個轉折頻率的對數(shù)中點，即Bode圖上的幾何中點）,最大相移：,制作：華中科技大學,相位超前校正設計舉例,穩(wěn)態(tài)性能指標：,單位恒速輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差,e,ss,0.05；,頻域性能指標,：相位裕度,50，增益裕度20,lgK,g,10dB。,性能要求,：,要求的開環(huán)增益,：,未加校正時的頻率特性,：,系統(tǒng)穩(wěn)定，且,增益裕度,10dB，但,相位裕度,50，不滿足性能要求。,制作：華中科技大學,相,位,位,超,超,前,前,校,校,正,正,設,設,計,計,舉,舉,例,例,需,增,增

5、,加,加,的,的,相,相,位,位,超,超,前,前,量,量,：,m,50,17,5,38,由：,得,到,到,對,對,應,應,的,的,值,值,約,約,為,為0.24,校,正,正,環(huán),環(huán),節(jié),節(jié),在,在,m,點,上,上,造,造,成,成,的,的,對,對,數(shù),數(shù),幅,幅,頻,頻,特,特,性,性,的,的,上,上,移,移,量,量,：,：,加,入,入,校,校,正,正,環(huán),環(huán),節(jié),節(jié),后,后,，,，,新,新,的,的,剪,剪,切,切,頻,頻,率,率,應,應,為,為,c,9s,-1,故有：,T=0.23 s,；,T,0.055 s,制,作,作,：,：,華,華,中,中,科,科,技,技,大,大,學,學,相,位,位,超,

6、超,前,前,校,校,正,正,設,設,計,計,舉,舉,例,例,校正環(huán)節(jié)的頻率特性,：,原開環(huán)增益應調整為,：,校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),：,增,大,大,相,相,位,位,裕,裕,度,度,，,，,增,增,大,大,帶,帶,寬,寬,，,，,加,加,快,快,響,響,應,應,速,速,度,度,制,作,作,：,：,華,華,中,中,科,科,技,技,大,大,學,學,相,位,位,滯,滯,后,后,校,校,正,正,使,使,某,某,頻,頻,段,段,的,的,相,相,位,位,滯,滯,后,后,三,、,、,串,串,聯(lián),聯(lián),校,校,正,正,dB,0,90,180,增大K,傳,遞,遞,函,函,數(shù),數(shù),：,相,位,位,滯,滯,后,后,校

7、,校,正,正,原,原,理,理,在,在,于,于,保,保,持,持,低,低,頻,頻,增,增,益,益,不,不,變,變,，,，,而,而,使,使,高,高,頻,頻,增,增,益,益,下,下,降,降,。,。,而,而,不,不,在,在,于,于,相,相,位,位,滯,滯,后,后,效,效,應,應,。,。,制,作,作,：,：,華,華,中,中,科,科,技,技,大,大,學,學,相,位,位,滯,滯,后,后,校,校,正,正,使,使,某,某,頻,頻,段,段,的,的,相,相,位,位,滯,滯,后,后,三,、,、,串,串,聯(lián),聯(lián),校,校,正,正,增,大,大K,增,增,益,益,（,（,減,減,小,小,穩(wěn),穩(wěn),態(tài),態(tài),誤,誤,差,差,）,）,

8、的,的,同,同,時,時,保,保,證,證,穩(wěn),穩(wěn),定,定,性,性,和,和,快,快,速,速,性,性,制,作,作,：,：,華,華,中,中,科,科,技,技,大,大,學,學,3.,相,相,位,位,滯,滯,后,后,超,超,前,前,校,校,正,正,三,、,、,串,串,聯(lián),聯(lián),校,校,正,正,制,作,作,：,：,華,華,中,中,科,科,技,技,大,大,學,學,PID,校,正,正,按,按偏,差,差的,比,比,例,例,、,、,積,積,分,分,和,和,微,微,分,分,進,進,行,行,控,控,制,制,PID,調,節(jié),節(jié),器,器,的,的,一,一,般,般,形,形,式,式,校,正,正,環(huán),環(huán),節(jié),節(jié),調,調,節(jié),節(jié),器,器

9、,控,控,制,制,器,器,控,控,制,制,策,策,略,略,控,控,制,制,算,算,法,法,四,、,、PID,校,校,正,正,有,有,源,源,校,校,正,正,制,作,作,：,：,華,華,中,中,科,科,技,技,大,大,學,學,1.,比,例,例,環(huán),環(huán),節(jié),節(jié),校,校,正,正,K,p,1,，,，,則,則,幅,幅,頻,頻,上,上,移,移,，,，,穩(wěn),態(tài),態(tài),誤,誤,差,差,減,減,小,小,；,；,w,c,右,移,移,，,，,響,應,應,加,加,快,快,，,，,穩(wěn),穩(wěn),定,定,性,性,下,下,降,降,。,。,K,p,1,，,，,則,則,幅,幅,頻,頻,下,下,移,移,，,，,穩(wěn),態(tài),態(tài),誤,誤,差,差

10、,增,增,大,大,；,；,w,c,左,移,移,，,，,響,應,應,變,變,慢,慢,，,，,穩(wěn),穩(wěn),定,定,性,性,提,提,高,高,。,。,制,作,作,：,：,華,華,中,中,科,科,技,技,大,大,學,學,2.,比,例,例,微,微,分,分,環(huán),環(huán),節(jié),節(jié),校,校,正,正,由,圖,圖,可,可,知,知,：,：,PD,調,節(jié),節(jié),器,器,相,相,位,位,超,超,前,前,K,p,=1,時,，,，,相,當,當,于,于,導,導,前,前,環(huán),環(huán),節(jié),節(jié),制,作,作,：,：,華,華,中,中,科,科,技,技,大,大,學,學,PD,調,節(jié),節(jié),器,器,的,的,校,校,正,正,作,作,用,用,1.,相,相,位,位,

11、裕,裕,度,度,增,增,加,加,，,，,穩(wěn),定,定,性,性,增,增,強,強,2.,w,c,右移，,響應速度,提,提高,3.高頻,增,增益上升,，,，,抗干擾能,力,力減弱,制作：華,中,中科技大,學,學,3.,比例積分,環(huán),環(huán)節(jié)校正,K,p,=1,時，,相當于積,分,分環(huán)節(jié),串接導前,環(huán),環(huán)節(jié),制作：華,中,中科技大,學,學,PI,調節(jié)器的,校,校正作用,校正的作,用,用：,1.增加,積,積分環(huán)節(jié),，,，,提高系統(tǒng),階,階次，,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài),誤,誤差減小,2.相位,裕,裕度減小,，,，,穩(wěn)定性降,低,低,(只有在,穩(wěn),穩(wěn)定裕度,比較大的,時,時候才用),制作：華,中,中科技大,學,學,PID,調節(jié)

12、器,令,PI ,PD都,作,作用,制作：華,中,中科技大,學,學,一般,相當于積分環(huán)節(jié),串接兩個,導,導前環(huán)節(jié),PID,調節(jié)器,制作：華,中,中科技大,學,學,參數(shù)轉換,關,關系,已知,T,i,、,T,d,、,K,p,，建立方程,組,組，解出,T,i2,、,T,d2,、,K,p3,PID,調節(jié)器,制作：華,中,中科技大,學,學,PID,調節(jié)器,校正作用,：,：,1. 低,頻,頻段，積,分,分起作用,，,，,減小低頻,穩(wěn),穩(wěn)態(tài)誤差,2. 高,頻,頻段，微,分,分起作用,，,，,加快響應,，,，改善動,態(tài),態(tài),3.,K,p,決定控制,作,作用強弱,K,p,影響系統(tǒng),的,的,動態(tài)性能,和,和穩(wěn)定性,

13、能,能。,制作：華,中,中科技大,學,學,若原系統(tǒng),慣性時間,常,常數(shù)為,T,增加反饋,環(huán),環(huán)節(jié),K,反饋校正,后,后，時間,常,常數(shù),系統(tǒng)響應,加,加快,動態(tài)性能,改,改善,比例反饋,，,，位置反,饋,饋,五、反饋,校,校正,制作：華,中,中科技大,學,學,系統(tǒng)超調,量,量降低,微分反饋,，,，速度反,饋,饋,制作：華,中,中科技大,學,學,局部傳遞,函,函數(shù),若,與,G,2,無關,抑制了,G,2,內部常出,現(xiàn),現(xiàn)的擾動,反饋可校,正,正系統(tǒng)，,降,降低超調,，,，加快響,應,應,反饋還可,抑,抑制擾動,，,，減小參,數(shù),數(shù)波動,制作：華,中,中科技大,學,學,校正前,加上順饋,后,后,其中

14、，,六、順饋,校,校正,制作：華,中,中科技大,學,學,校正前,加上順饋,后,后,若,則,消除偏差,和,和誤差，,并保持傳,遞,遞函數(shù)分,母,母不變,順饋校正,可,可減小系,統(tǒng),統(tǒng)的誤差,，,，且不改,變,變系統(tǒng)穩(wěn),定,定性,制作：華,中,中科技大,學,學,例：既有,輸,輸入,X,i,又有擾動,N,線性系統(tǒng),，,，可單獨,考,考慮擾動,作,作用。,設,X,i,=0，有,順饋,k,4,順饋,k,4,制作：華,中,中科技大,學,學,即,若,則,X,o,與干擾,N,無關，可,消,消除干擾,的,的影響,順饋,k,4,順饋,k,4,制作：華,中,中科技大,學,學,謝謝觀看,/,歡迎下載,BY FAITHI MEANA VISIONOFGOODONECHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TOSEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESSOFOBSTACLES. BY FAITHI BYFAITH,