第六章线性系统的校正方法 第六章线性系绕的授正方法 6,1校正的基本概念 6,2线性系统的基本控制规律 63常用校正装置及其特性 6,4串联校正 65反馈校正 66复合校正 小结 西安电子科技大学 LAEl 航天电子信息研宪!BRCK
第六章 线性系统的校正方法 1 西安电子科技大学 航天电子信息研究所1 IAEI 第六章 线性系统的校正方法 第六章 线性系统的校正方法 6.1 6.2 线性系统的基本控制规律 6.3 常用校正装置及其特性 6.4 串联校正 6.5 反馈校正 6.6 复合校正 小结
笫六章线性系统的校正方法 1熟练掌握串联超前、串联滞后、串联滞后-超前三种校正的 特性及对系统的影响 2.掌握基本的校正网络及运算电路。 ·3熟练掌握运用(低、中、高)三频段概念对系统校正前、后性 能进行定性分析、比较的方法。 ·4熟练掌握串联校正(串联超前、串联滞后)的频率域设计步骤 和方法 ·5.正确理解反馈校正的特点和作用。能通过传递函数分解为 典型环节的方法,比较说明加入反馈局部校正的作用。 ·6.正确理解对控制作用和对干扰作用的两种附加前置校正 的特点、使用条件及其作用,会使用等效系统开环频率特 性分析或用闭环零、极点比较分析来说明前置校正的作用。 7.了解其他一些改善系统性能的手段与方法。 西安电子科技大学 LAEl 舵天电子信息研宠所
第六章 线性系统的校正方法 2 西安电子科技大学 航天电子信息研究所2 IAEI • 1.熟练掌握串联超前、串联滞后、串联滞后-超前三种校正的 特性及对系统的影响。 • 2.掌握基本的校正网络及运算电路。 • 3.熟练掌握运用(低、中、高)三频段概念对系统校正前、后性 能进行定性分析、比较的方法。 • 4.熟练掌握串联校正(串联超前、串联滞后)的频率域设计步骤 和方法。 • 5.正确理解反馈校正的特点和作用。能通过传递函数分解为 典型环节的方法，比较说明加入反馈局部校正的作用。 • 6.正确理解对控制作用和对干扰作用的两种附加前置校正 的特点、使用条件及其作用，会使用等效系统开环频率特 性分析或用闭环零、极点比较分析来说明前置校正的作用。 • 7.了解其他一些改善系统性能的手段与方法
笫六章线性系统的校正方法 6校正的基本概念 在研究系统校正装置时,为了方便,将系统中除了校正装置 以外的部分,包括被控对象及控制器的基本组成部分一起,称为 “原有部分”(亦称固有部分或不可变部分)。因此,控制系统 的校正,就是按给定的原有部分和性能指标,设计校正装置 串联校正装置 糸统不变部分 G(s G(s) 西安电子科技大学 LAEL 舵天电子信息研宠所
第六章 线性系统的校正方法 3 西安电子科技大学 航天电子信息研究所3 IAEI 6.1 校正的基本概念 在研究系统校正装置时, 为了方便, 将系统中除了校正装置 以外的部分, 包括被控对象及控制器的基本组成部分一起, 称为 “原有部分”(亦称固有部分或不可变部分)。 因此, 控制系统 的校正, 就是按给定的原有部分和性能指标, 设计校正装置。 系统不变部分 串联校正装置
笫六章线性系统的校正方法 设计一个控制系统一般经过以下步骤: ◇根据任务要求,确定合理的性能指标; 初步确定控制方案; ◆具体进行设计; ◆原理性试验; ◇提交样机并进行技术鉴定。 控制器十控制对象二原系统 原系统十校正装置校正系统 系统综合与校正示意图 西安电子科技大学 LAEl 舵天电子信息研宠所
第六章 线性系统的校正方法 4 西安电子科技大学 航天电子信息研究所4 IAEI 设计一个控制系统一般经过以下步骤: ❖ 根据任务要求，确定合理的性能指标； ❖ 初步确定控制方案； ❖ 具体进行设计； ❖ 原理性试验； ❖ 提交样机并进行技术鉴定。 控制器 控制对象 原系统 原系统 校正装置 校正系统 系统综合与校正示意图
笫六章线性系统的校正方法 系统特性与开环频率特性的关系 系统性 时域性能指标、由外部输入信号的「直观,准确 时间响应特性分析 能的优 劣评价 频域性能指标}由频率特性分析应用广泛,与时 域有对应关系 从不同的角度描述 系统的固有性能 校正和综合也从这两个方面着手 西安电子科技大学 LAEL 舵天电子信息研宠所
第六章 线性系统的校正方法 5 西安电子科技大学 航天电子信息研究所5 IAEI 系统特性与开环频率特性的关系 系统性 能的优 劣评价 时域性能指标 频域性能指标 从不同的角度描述 系统的固有性能 由外部输入信号的 时间响应特性分析 由频率特性分析 直观，准确 应用广泛，与时 域有对应关系 校正和综合也从这两个方面着手
笫六章线性系统的校正方法 要求系统稳定,则系统 时域特性 的全部闭环极点位于复 设计法 平面的左半平面 要求系统快速性,则 闭环极点应远离虚轴 根轨迹特性 要求系统的超调小且快速 设计方法 设计法 性好,则应使复极点位于 ±45线上 修改参数使根位于理想区域 频率特性 设计法 西安电子科技大学 LAEL 舵天电子信息研宠所
第六章 线性系统的校正方法 6 西安电子科技大学 航天电子信息研究所6 IAEI 时域特性 设计法 根轨迹特性 设计法 频率特性 设计法 要求系统稳定，则系统 的全部闭环极点位于复 平面的左半平面 要求系统快速性，则 闭环极点应远离虚轴 要求系统的超调小且快速 性好，则应使复极点位于 45。 线上 修改参数使根位于理想区域 设计方法
笫六章线性系统的校正方法 低频段—位置较高、斜率较大—稳态精度高 中频段—以20dB/dec穿越0dB线,并占有 定的宽度,增益交接频率不能小于某值 保证系统的调整时间小于某值 频率特性 设计法 高频段一斜率要大—系统的抗高频干扰能力 强 西安电子科技大学 LAEl 舵天电子信息研宠所
第六章 线性系统的校正方法 7 西安电子科技大学 航天电子信息研究所7 IAEI 频率特性 设计法 低频段—位置较高、斜率较大—稳态精度高 中频段—以20dB/dec穿越0dB线，并占有一 定的宽度，增益交接频率不能小于某值， 保证系统的调整时间小于某值 高频段—斜率要大—系统的抗高频干扰能力 强
笫六章线性系统的校正方法 1.时域性能指标 (1)稳态指标 (2)动态性能指标 静态位置误差系数K p 上升时间t 静态速度误差系数K、 峰值时间t 静态加速度误差系数K 调整时间t 稳态误差e 最大超调量M, 振荡次数N 西安电子科技大学 LAEL 舵天电子信息研宠所
第六章 线性系统的校正方法 8 西安电子科技大学 航天电子信息研究所8 IAEI 1.时域性能指标 (1) 稳态指标 静态位置误差系数Kp 静态速度误差系数Kv 静态加速度误差系数Ka 稳态误差ess (2) 动态性能指标 上升时间t r 峰值时间tp 调整时间t s 最大超调量Mp 振荡次数N
笫六章线性系统的校正方法 2.频域性能指标 (1)开环频域指标 开环截止频率ω(rad/s); 相位裕量y(o2); 增益裕量Kg (2)闭环频域指标 闭环截止频率ab与闭环带宽0~a 谐振频率; 谐振峰值M,。 西安电子科技大学 LAEl 舵天电子信息研宠所
第六章 线性系统的校正方法 9 西安电子科技大学 航天电子信息研究所9 IAEI 2. 频域性能指标 (1) 开环频域指标 开环截止频率wc (rad/s) ； 相位裕量 ； 增益裕量Kg。 (2) 闭环频域指标 闭环截止频率wb与闭环带宽0~wb 谐振频率wr ； 谐振峰值 Mr 。 ( ) c w
笫六章线性系统的校正方法 从指标的属性角度来分,校正中常用的性能指标包括稳态精 度、相对稳定裕量以及响应速度等。 (1)稳态精度指标:包括静态位置误差系数K,静态速度误 差系数K和静态加速度误差系数K。 (2)稳定裕量指标:通常希望相角裕量γ45°~60°,增益裕 度Ks≌10dB,谐振峰值M=1.1~1.4,超调量σ<25%,阻尼比 0.4~0.7。 (3)响应速度指标:包括上升时间调整时间ts,剪切频率 ,带宽BW,谐振频率o 西安电子科技大学 LAEL 舵天电子信息研宠所
第六章 线性系统的校正方法 10 西安电子科技大学 航天电子信息研究所10 IAEI 从指标的属性角度来分，校正中常用的性能指标包括稳态精 度、 相对稳定裕量以及响应速度等。 (1) 稳态精度指标: 包括静态位置误差系数Kp , 静态速度误 差系数Kv和静态加速度误差系数Ka。 (2) 稳定裕量指标: 通常希望相角裕量γ=45°~60° , 增益裕 度Kg≥10 dB, 谐振峰值Mr ＝1.1～1.4, 超调量σ＜25%, 阻尼比ζ＝ 0.4～0.7。 (3) 响应速度指标: 包括上升时间t r , 调整时间t s , 剪切频率 ωc , 带宽BW, 谐振频率ωr